国内炭化ケイ素産業の現状

2022-03-17 298

炭化ケイ素チップのアマチュアの学習ノート。資料集、業界ニュース、時折得られる成果、そして想像。この公式アカウントは個人の学習ノートに属し、個人的な趣味のためだけのものであり、商業目的は一切ありません。記事中の引用に不備がある場合はご容赦ください。趣味は花や草を育てたり、歌ったり釣りをしたりする人もいれば、TwitterブログやDouyinを書くのが好きな人もいます。近年、私は週末に時折本を読んだり論文を読み返したりして、最先端の材料やデバイス技術の発展を見ています。

何か面白いことをして、面白い人間になろう。

これは叱られやすい話題ですが、特に興味もなく、いつもくだらない話をするのが好きな私にとっては、ただ雑談して数字をでっち上げても構いません。この要点は、私たちの小さな仲間内の数名が各自で読むためのものです。重要なポイントをいくつか忘れないように、前もって書いておきました。

人気度：当時のLEDと同程度だが、技術的な障壁はLEDよりも数桁高い。

国内における業界の主流技術の方向性を、一言で要約すると次のようになります。

1. シリカパウダートナー：問題ありません

太陽エネルギー産業は多くの良い成果を上げており、現在では国内の9Nシリコン粉末は大きな問題ではない。

2. 炭化ケイ素粉末：5Nは問題ありませんが、6Nは問題があります。試験システムが不完全で、約2,000台の炉が大規模に供給されており、数十の基板プロジェクト向けに年間数百万個の製品を生産しています。炉は実際に稼働しており、粉末が大幅に不足しています！高品質の6N炭化ケイ素粉末の供給源と、1kgあたり100ドル以下の低価格な技術ソリューションが不足しています！

3. 炭化ケイ素結晶/ウェハー - 4H導電性、希少

トラックに積めるウェハーの品質、生産量、コスト…これは避けて通れない問題です。国内での結晶成長が20年以上続いた結果、私たちは基本的に技術と資金を浪費する反復作業のボトルネックに到達しました。6インチウェハーの欠陥密度/歩留まり率を1桁か2桁削減する必要があります。これには5～10年かかると推定されています。国内の結晶成長が可能な教授レベルのシニアエンジニアを全員集め、さまざまな改善方向で同時に何百もの炉を反復して燃やすことに集中し、反復作業を加速させる会社を設立しましょう！重要なのは、この炉の現在の消費対生産比率では、利益が出なければ少々悲惨な状況だということです！

金儲けに走ったり、作り話をしたりするような人間は、この業界にはふさわしくない。不動産業界の方が向いているだろう！

4. 炭化ケイ素エピタキシャルウェハ

5～20μm、N型エピタキシャル成長、問題なし。

裏打ちフィルムの質が悪いか、量が足りないのが問題です！

5. 炭化ケイ素デバイス - MPS/JBSダイオード

ダイオード - 650/1200V 20A以下であれば、歩留まりに問題はなく、コスト効率も妥当です。北京/無錫/上海/厦門の4つの工場で安定的に大量生産が可能で、大きな問題はありません。唯一の問題は、自動車に使用できる良質な基板の供給源です。

しかしながら、1700V以上のダイオードの歩留まり、バッチ安定性、および全体的なコストは依然として楽観視できるものではありません。私は実際にいくつかのダイオードのデータを見てきました。重要なのは、歩留まりが悪く不安定な理由が必ずしも明確ではない場合があることです。問題は基板とエピタキシャルウェハの品質にあり、データが一致しないのです。

50A以上のダイオードの歩留まりは良くありませんが、これは主にフィルムの問題によるものです。

6. 炭化ケイ素MOSFETデバイス - 平面構造

3 - 10mΩ、20A以下。ある会社が実際に4インチのバッチを製造しています。コストパフォーマンスと歩留まり/信頼性を改善する必要があります。今のところ、どの会社もそれを車に取り付ける勇気はありません。充電用の充電台として使用できます。

無錫、上海、厦門にあるこれらの工場はすべて開発・試作段階であり、量産データはありません。

一言でまとめると、安定した歩留まりで量産して市場に出せるようなプレーナー型MOSFETは存在しない！

3mΩ 50A以上、バッチ安定歩留まりが40%を超える場合、いいえ！

7. 炭化ケイ素MOSFETデバイス - トレンチ構造

――5カ年計画は策定中である…

完全に独立した特許取得済みの構造製品 - いいえ！

海外製MOSFETデバイスの現状：

1. CREE - 平坦な表面のみで溝はありません。ただし、CREEの平坦構造の性能は、2～3年間は溝付き構造よりも劣りません。

2. 日本ローム - ダブルグルーブバッチ出荷; 特許に軽微な問題があり、現在訴訟中; 双方向OBCの信頼性に関して軽微な紛争あり;

3. ST - 650V 50A は、テスラエダマメ 3 に特別に供給され、約 1000 台が製造され、車は 1 年強稼働しています。

4. インフェニオン - ハーフパック塹壕;

歩留まり率は不明ですが、この構造の最大の利点は溝の強度が高いことです。しかし、将来8インチ用の優れたリソグラフィ装置が登場した場合、ピッチをさらに縮小するのは少し難しくなるでしょう。

要約すると、海外の炭化ケイ素MOSFETデバイスの主な量産・出荷はトレンチ方式で、既に市場に出回っており、生産量は徐々に増加していく見込みです。しかし、6インチMOSチップの一般的な歩留まり率は65%未満で、信頼性スクリーニングの歩留まりもあまり楽観視できないと聞いています。とはいえ、中国と比べると少なくとも5年の差があります。

IPレイアウトの観点から言えば、将来のシリコンIGBT時代にも同様の特許障壁が存在するかどうかは断言しがたい。

個人的意見の要約：

1. 結晶成長と基板ウェハは「行き詰まり」の中核技術であり、業界チェーン全体で共通する技術です。市場志向の単一企業が資金を投入して反復開発を行うのは少々困難です。企業は利益モデルからのプレッシャーにさらされており、投資家は迅速に現金化するために良好な収益性を示す報告書を必要としています。投資家は企業が多額の投資、高リスク、資金投入によって改善と反復開発を行うことを十分に期待していますが、動機付けはほとんどありません。

――この共通の技術的問題を解決するために長期的な投資を行うには、ドイツのフラウンホーファー研究所やヨーロッパのIMECのような、国家戦略投資を行う非営利の研究機関が必要だ！

2. 最先端デバイス向け新規構造の研究開発

シリコンIGBTの物語は繰り返されることはない。トレンチ構造とスーパージャンクション構造は事前に計画・開発する必要がある。信頼できる構造と信頼できない構造が多数存在する。企業単独での研究開発投資コストは高額である。実際に投資を統合できる日本の産業技術総合研究所（AIST）のような産学連携研究機関、あるいは米国のパワーアメリカンのような国立研究所連合機関が必要である。非営利モデルの研究開発は知的財産権と技術認可を共有する。

Ga2O3、AlN、ダイヤモンドなどの新素材システムは事前に整備しておく必要があります。企業にはまだそれを担うだけのエネルギーがないため、利益相反のない非営利の研究投資機関、つまり中国版フラウンホーファー研究所や中国版IMECのような組織が必要なのです。

免責事項：この記事は「炭化ケイ素チップ研究ノート」からの転載です。この記事は著者の個人的な見解を示すものであり、Sacco Microおよび業界の見解を示すものではありません。知的財産権の保護を支援するため、転載および共有のみを許可しています。転載の際は、出典と著者を明記してください。著作権侵害が疑われる場合は、削除いたしますのでご連絡ください。

会社の電話番号：+86-0755-83044319
ファックス番号：+86-0755-83975897
Eメール：1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 李マネージャー

QQ: 332496225 邱マネージャー

住所：深圳市龍華新区民治大道1079号占濤科技ビルC棟809室

電源管理ICとは何ですか？この部品は回路全体においてどのような役割を果たしますか？

クリー社を追い抜く！このSiC社は一体どうやってそれを成し遂げたのか？