לאחרונה, חברת סיליקון קרביד חשפה באירוע מקוון כי מחיר פרוסות סיליקון קרביד בגודל 6 אינץ' הוא 20,000-30,000 יואן ליחידה, שניתן לייצר אותן ל-350-700 שבבי מוספט SiC ברמת רכב. המחיר הנוכחי של התקני סיליקון קרביד הוא בערך פי 4-5 מזה של התקני סיליקון. ארגונים מסוימים צופים כי מחיר התקני סיליקון קרביד צפוי להיות נמוך עד פי 1.5 מזה של התקני סיליקון בשנת 2025, אך כיצד ניתן להשיג זאת?

"שלושה וחצי דורות של כיוון רוח" גילו שלא מזמן, אוניברסיטת צפון קרוליינה (NCSU) הכריזה על ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיית סיליקון קרביד, והמטרה הייתהלהפחית את מחיר הסיליקון קרביד לפי 1.5 בלבד ממחיר פרוסות סיליקון.על פי דיווחים, טכנולוגיה זו יכולה לסייע לחברות להוריד את סף הכניסה לתחום הסיליקון קרביד, ובסופו של דבר לממש שיתוף פעולה בין בתי יציקה ותהליכים, ובכך לבטל את הצורך להשקיע זמן ומשאבים כספיים בפיתוח תהליכי טכנולוגיה קנייניים. יתר על כן, ניתן לייצר טכנולוגיה זו בבתי יציקה מסורתיים, ומוצרי פרוסות סיליקון קרביד בגודל גדול יוצרו באופן המוני. מוצרים שכבר נמצאים בשוק כוללים JBS של 1.2kV, MOSFET הספק ו-JBSFET.שיעור התשואה גבוה עד 90%.

הממציא הראשי של הטכנולוגיה, שהוא גם ממציא ה-IGBT, אמר כי טכנולוגיות אלו, אם יצליחו, יוכלו יום אחד להחליף את ה-IGBT.

(כדי לקבל את הגרסה המלאה של המאמר, אנא השיבו ל"שיתוף טכנולוגיה" באמצעות הודעה פרטית, או הוסיפו את העוזרת של "שלושה וחצי דורות" סיליה.)

   

תהליכים משותפים, פרוסות גדולות יותר

מטרה: עלות פי 1.5 בלבד מזו של מכשירי סיליקון

העלות הנוכחית של התקני SiC היא בערך פי חמישה מזו של התקני כוח מסיליקון. פרופסור ג'יי באליגה, חבר ב-NCSU, אמר: "המטרה שלנו היא להפחית את עלות ה-SiC לפי 1.5 מזו של התקני כוח מסיליקון". הוא מאמין שיחסית ל-Si IGBT, עלויות ייצור גבוהות יותר הפכו למכשול לאימוץ בקנה מידה גדול בשוק. אחת הסיבות החשובות לכך שהעלויות ממשיכות להיות גבוהות היא שלחברות שפיתחו התקני כוח מסיליקון קרביד יש גישה בלעדית לתהליך הייצור, מה שמקשה על חברות אחרות להיכנס לתחום. לא ניתן להרחיב את קיבולת המפעל ולא ניתן להפחית את העלויות. לשם כך, NCSU פיתחה טכנולוגיה משותפת, תהליך PRESiCETM, כדי להפחית את המחסומים בפני חברות להיכנס לתחום הסיליקון קרביד ולקדם חדשנות. באליגה אמר: "PRESiCETM ידחוף יותר חברות להיכנס לשוק ה-SiC מכיוון שהן לא צריכות לפתח תהליכי עיצוב וייצור משלהן מאפס, דבר יקר מאוד וגוזל זמן. זה טוב לחברות ולמשתמשים. אם יותר חברות יצטרפו לייצור התקני כוח מסיליקון קרביד, זה יגדיל את תפוקת בתי היציקה, מה שיכול להפחית משמעותית את העלויות". על פי דיווחים, טכנולוגיה זו החלה לפעול בינואר 2015 וקיבלה מימון ממשרד האנרגיה האמריקאי PowerAmerica. בשנת 2016, 18 חברות השתתפו במחקר ופיתוח, וכעת היא התפתחה לדור השלישי. "מאז 2015, חברות רבות העבירו את תהליכי ייצור התקני הכוח SiC הקנייניים שלהן לבית היציקה X-Fab בטקסס, ארה"ב." דרך נוספת היא להשתמש בבתי יציקה קיימים להתקני סיליקון בוגרים כדי להפחית עלויות עם פרוסות סיליקון גדולות וקיבולת. באליגה אמר כי ניתן להשלים את רוב שלבי התהליך (עד 80%) של MOSFETs SiC בבתי יציקה של סיליקון. כל מה שצריך לעשות הוא לשדרג ציוד בטמפרטורה גבוהה כגון חמצון שער וחישול השתלת יונים הנדרשים לחומרי סיליקון קרביד. באמצעות בתי יציקה לא קנייניים כמו X-Fab, "יותר חברות ייצרו, ועלות הסיליקון קרביד תהיה נמוכה יותר." מאז 2015, PRESiCE שופרה עוד יותר. באמצעות ציוד פנימי לביצוע שלב השתלת יונים תרמיים בצורה אחידה יותר, הושק בהצלחה הדור השלישי של התקני הספק SiC של PRESiCE, המיוצרים בבית יציקה לייצור ופלים בגודל 6 אינץ'. התמונה למטה מציגה דיודות JBS בעלות תפוקה גבוהה, טרנזיסטורי MOSFET להספק ו-JBSFET בעלי מתח מדורג של 1.2 קילו-וולט, המיוצרים בטכנולוגיית PRESiCE.

איור 1. שלושה סוגים של התקני כוח SiC המיוצרים באמצעות טכנולוגיית PRESiCE מהדור השלישי.

על פי דיווחים, אחד המאפיינים העיקריים של טכנולוגיית PRESiCETM הוא השימוש ב-10 תהליכי מסיכה. ראו את התמונה למטה↓↓↓↓

איור 2. זרימת תהליך טכנולוגיית PRESiCE לייצור רכיבי MOSFET להספק SiC.

תוצאות זיהוי תהליכים:

התשואה עולה על 90%

על מנת לזהות את הישגי טכנולוגיית התהליך PRESiCETM מהדור השלישי, חברת X-Fab ייצרה ברציפות שלוש אצוות של מוצרים, כולן תוך שימוש באותם שלבי תהליך. על פי הנתונים שנמדדו, נמצא כי שיעור התפוקה של מיישרי JBS המיוצרים בטכנולוגיית PRESiCETM מהדור השלישי עולה על 90%, וזרם הדליפה של דיודות JBS נמוך בהרבה מהתקן התעשייתי של 100 מיקרו-אמפר. ירידת המתח במצב פעולה של דיודות JBS היא כ-2 וולט. בדומה ל-IGBTs מבוססי סיליקון ו-MOSFETs הספק SiC, הן מתאימות לשימוש כדיודות אנטי-מקביליות. נתוני המדידה של MOSFETs הספק סיליקון קרביד המיוצרים על ידי PRESiCETM מראים כי ההתנגדות המקסימלית במצב פעולה של 90% מההתקנים נמוכה מפי 1.3 מהערך הטיפוסי, התפוקה עולה על 90%, ומתח הסף שלהם נמצא גם הוא בטווח של +/- 30% מדרישות גיליון הנתונים.

איור 3. זרם דליפה נמדד של מיישר SiC JBS בהטיה הפוכה של 1000V: וריאציה בתוך פרוסה ובתוך אצווה לפפר.

איור 4. זרם דליפה נמדד של מיישר SiC JBS בהטיה הפוכה של 1000V: שינויים בזרם הדליפה מאצווה לאצווה.

איור 5. רכיב JBSFET להספק SiC שיוצר באמצעות טכנולוגיית PRESiCETM Gen-3: שינויים בזרם הדליפה מאצווה לאצווה.

הצהרת אחריות: מאמר זה נכתב מתוך "Third Generation Semiconductor Trend", התומך בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציין את המקור המקורי ואת מחבר ההדפסה המחודשת. אם ישנה הפרה כלשהי, אנא צור איתנו קשר כדי למחוק אותה.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן