Ia kecil, berkuasa dan sangat cekap: Semikonduktor yang diperbuat daripada silikon karbida boleh membantu membawa elektronik kuasa dalam bateri dan sensor ke peringkat seterusnya – memberikan sumbangan besar kepada kejayaan dalam kenderaan elektrik dan menyokong pendigitalan industri.  
   
 

Semikonduktor yang diperbuat daripada silikon karbida (SiC) memproses elektrik dengan lebih cekap berbanding semikonduktor tradisional dalam beberapa aplikasi penting. Oleh itu, teknologi baharu ini amat menarik minat pengeluar kenderaan elektrik: hasil daripada penggunaan semikonduktor SiC, kawalan bateri yang dipertingkatkan membantu menjimatkan tenaga, sekali gus meningkatkan jangka hayat kenderaan elektrik dengan ketara. Semikonduktor berasaskan SiC juga membolehkan pengecasan yang lebih pantas. Hari ini, sudah terdapat banyak semikonduktor dalam setiap kereta elektrik. Pada masa hadapan, peranti penukaran SiC khususnya akan muncul kerana kelebihannya dalam kelajuan pensuisan, kehilangan haba dan saiz yang padat. Syarikat lain, seperti penyedia rangkaian mudah alih, pengeluar telefon pintar dan industri automasi, juga mempunyai harapan yang tinggi untuk mikrocip ini.
 

Kelebihan dan aplikasi semikonduktor SiC    
   

10 kali

Berbanding dengan semikonduktor silikon tradisional, semikonduktor elektronik kuasa SiC boleh dibuat daripada bahan yang jauh lebih kecil. Ini mungkin kerana ia mempunyai lebar jalur yang lebih besar, membolehkannya menukar tenaga elektrik dengan kehilangan haba yang lebih sedikit. Semikonduktor silikon mestilah jauh lebih besar untuk mencapai prestasi yang sama.

 
 

Kurangkan sehingga 50%

Kehilangan haba berlaku dalam semikonduktor SiC berbanding semikonduktor konvensional yang diperbuat daripada silikon. Oleh itu, bidang aplikasi penting untuk semikonduktor SiC ialah elektronik kuasa, iaitu penukaran tenaga elektrik kepada bentuk yang boleh digunakan oleh peranti. Bagi komputer riba, sebagai contoh, semikonduktor tersembunyi di dalam transformer pengecas. Setakat ini, semikonduktor silikon telah digunakan terutamanya untuk tujuan ini, tetapi ia mengeluarkan sejumlah besar tenaga sebagai haba. Menggunakan semikonduktor silikon karbida, kehilangan haba berkurangan dengan banyak dan lebih banyak tenaga tersedia untuk pengecasan.  
 
 
  300–500％  

Transistor SiC juga boleh meningkatkan frekuensi pensuisan berbanding transistor silikon. Ini merupakan satu lagi sebab mengapa semikonduktor SiC boleh digunakan untuk mencipta komponen dengan saiz yang jauh lebih kecil.  
 
 
 

10 15 untuk%%

Semikonduktor SiC boleh membolehkan jarak yang lebih luas untuk kenderaan elektrik kerana ia boleh menukar tenaga dengan lebih cekap. Hasilnya, pengeluar kereta boleh memasang bateri yang lebih kecil dalam kenderaan elektrik mereka. Ini merupakan situasi menang-menang bagi pengeluar dan boleh membawa momentum kepada industri.

 
 

Sesuai untuk teknologi 5G moden

Semikonduktor SiC juga sesuai. Rangkaian ultra pantas memerlukan kuasa dan prestasi yang besar, terutamanya daripada komponen infrastruktur seperti stesen penghantaran. Untuk menjadikan telefon pintar dicas lebih pantas, pengeluar mungkin menggunakan semikonduktor SiC pada masa hadapan. Selain itu, semikonduktor baharu ini sesuai untuk pengecas tanpa wayar dan pelayan pusat data.  
 
 

Kemungkinan yang tidak terhingga

Semikonduktor SiC membuka jalan kepada pendigitalan proses perindustrian. Contohnya, proses yang memerlukan kelajuan yang sangat tinggi daripada elektronik kuasa boleh disokong dengan lebih baik dengan sistem sensor yang lebih pantas. Penggunaan peranti mudah alih yang dikawal 5G berdasarkan semikonduktor SiC juga menawarkan potensi yang besar untuk pengoptimuman selanjutnya bagi Industri 4.0.

 

$ 412 bilion

Perolehan keseluruhan industri semikonduktor tahun lepas. Semikonduktor SiC kekal sebagai produk khusus, dengan jualan kira-kira $500 juta. Walau bagaimanapun, pakar industri menjangkakan bahawa kenderaan elektrik akan menyebabkan jualan berkembang pesat, sebanyak 10% hingga 25% setiap tahun antara 2020 dan 2022, dan lebih daripada 40% menjelang 2023.  
 
Pada asasnya, semua semikonduktor diperbuat daripada kristal, yang diperbuat daripada serbuk (seperti silikon atau silikon karbida) pada suhu yang sangat tinggi. Kristal kemudiannya dipotong menjadi kepingan nipis yang dipanggil wafer. Litar elektronik yang sangat kompleks boleh dimendapkan ke atas wafer, akhirnya membentuk peranti mikroelektronik.  Pengeluaran bahan semikonduktor SiC baharu  
  lebih daripada 50 tahun  
Banyak kajian telah dilakukan mengenai penghasilan semikonduktor silikon karbida dan pertumbuhan kristal silikon karbida, dan pertumbuhan kristal silikon karbida terutamanya menggunakan proses pengangkutan wap fizikal (PVT). Kristal silikon karbida kecil dihasilkan pada suhu tinggi dan tekanan rendah. Zarah-zarah tersebut melalui gas pembawa ke kristal biji yang lebih sejuk, di mana penghabluran berlaku disebabkan oleh supertepu.

 

darjah Celsius 2400

Ia perlu untuk proses pertumbuhan bahan kristal tunggal silikon karbida. Sebaliknya, kristal silikon konvensional hanya memerlukan suhu kira-kira 1,500 darjah.

 

10 untuk hari 14

ialah masa yang diperlukan untuk menumbuhkan hablur silikon karbida dalam relau. Ini, berserta penggunaan tenaga yang jauh lebih tinggi, merupakan salah satu sebab mengapa ia lebih mahal daripada hablur silikon biasa, yang boleh ditumbuhkan dalam masa dua hari.

 

diameter 150mm

adalah saiz wafer silikon karbida terkini. Tidak lama lagi, wafer SiC dengan diameter 200 mm akan dihasilkan pada skala perindustrian. Pada masa ini, saiznya akan mencapai piawaian industri berasaskan silikon "tradisional", sekali gus mencapai kejayaan dalam produk elektronik berasaskan SiC.