De siliciumcarbide-industrie van mijn land zou wel eens enorme voordelen kunnen opleveren.

 
Sinds begin 2021 hebben binnenlandse en buitenlandse bedrijven op het gebied van siliciumcarbide-epitaxie het ene na het andere goede nieuws gebracht.  
Op 1 maart 2021 kondigde Toyota Tsusho Co., Ltd. uit Japan officieel de succesvolle ontwikkeling aan van een nanotechnologie voor oppervlaktecontrole: Dynamic AGE-ing. Deze technologie kan de BPD (base plane dislocation) van SiC-substraten van elke grootte en leverancier terugbrengen tot minder dan 1.  
    Afbeelding 1 Toyota Dynamic AGE-ing technologie  
Coincidentally, on March 3, 2021, Hantian Tiancheng Electronic Technology (Xiamen) Co., Ltd. announced that it had broken through the key manufacturing process of silicon carbide superjunction deep trench epitaxy.  
    beeld2 Belangrijke productieprocessen voor siliciumcarbide superjunction deep trench epitaxie  
Siliciumcarbide-epitaxie is een belangrijk onderdeel van de keten van de siliciumcarbide-industrie. Nu de ontwikkeling van de siliciumcarbide-epitaxietechnologie in een stroomversnelling is geraakt, welke impact zal dit hebben op het gehele ecosysteem van siliciumcarbide-epitaxie? Laat me dat punt voor punt toelichten.  
           

Het kan het internationale industriële patroon voor siliciumcarbide-epitaxie veranderen.

   
De productieketen van siliciumcarbide is hoofdzakelijk onderverdeeld in verschillende belangrijke schakels, zoals waferpreparatie, epitaxiale groei, apparaatproductie, moduleverpakking en -testen, en systeemtoepassing. Epitaxiale groei vormt een cruciale schakel tussen het verleden en de toekomst en speelt daarin een zeer belangrijke rol.  
    Figuur 3 De industriële keten van siliciumcarbideOmdat bestaande apparaten in principe op de epitaxiale laag zijn geïmplementeerd, zijn de kwaliteitseisen voor deze laag zeer hoog. En naarmate de spanningsweerstand blijft verbeteren, wordt de vereiste dikte van de epitaxiale laag ook groter. Over het algemeen is bij een spanning van ongeveer 600 V een vereiste dikte van de epitaxiale laag van ongeveer 6 micron nodig; bij een spanning tussen 1200 en 1700 V loopt de vereiste dikte op tot 10-15 micron. Als de spanning meer dan 10,000 volt bedraagt, kan een dikte van de epitaxiale laag van meer dan 100 micron vereist zijn. Naarmate de dikte van de epitaxiale laag verder toeneemt, wordt het steeds moeilijker om de dikte en de uniformiteit van de soortelijke weerstand en de defectdichtheid te beheersen.  
De gangbare technologieën voor siliciumcarbide-epitaxie omvatten momenteel onder andere de schuine stapstroomtechnologie en de TCS-technologie.  
De zogenaamde schuine snijtechniek met stapstroom maakt gebruik van een schuine snijhoek van ongeveer 8° bij het snijden van het siliciumcarbidesubstraat. Het oppervlak van het substraat dat op deze manier wordt bewerkt, produceert een hoge stapstroomdichtheid, waardoor het gemakkelijk is om siliciumcarbide-epitaxie op waferniveau te realiseren. De schuine snijtechniek met stapstroom is momenteel relatief volwassen. Deze technologie kent echter ook twee nadelen: ten eerste kan deze technologie basale vlakdislocaties niet blokkeren; ten tweede leidt deze technologie tot verspilling van substraatmateriaal.  
Om de beperkingen van de stapsgewijze stroomtechnologie te doorbreken, probeerden onderzoekers siliciumbronnen met chloorelementen aan de reactiekamer toe te voegen, en ontwikkelden uiteindelijk technologieën zoals TCS door continue verbetering. Tegenwoordig is siliciumcarbide-epitaxietechnologie sterk geïntegreerd met siliciumcarbide-epitaxieapparatuur. In 2014 werden TCS en andere technologieën voor het eerst gecommercialiseerd door het Italiaanse bedrijf LPE. In 2017 moderniseerde AIXTRON de apparatuur en implementeerde deze technologie in commerciële apparatuur.  
Momenteel is de markt voor apparatuur voor de epitaxiale productie van siliciumcarbide voornamelijk in handen van het Italiaanse LPE, het Duitse AIXTRON en het Japanse Nuflare.  
    beeld4 Wereldwijd landschap van de siliciumcarbide-industrie    
       

Figuur 5 Analyse van bestaande apparatuur voor siliciumcarbide-epitaxie

Naar verwachting zal de samengestelde jaarlijkse groei van apparatuur voor de epitaxiale groei van siliciumcarbide in 2023 de 50% overschrijden.        
      Figuur 6 Marktvooruitzichten voor apparatuur voor siliciumcarbide-epitaxie    
Met de opkomst van de nieuwe siliciumcarbide-epitaxietechnologie zou deze miljardenindustrie wel eens een nieuwe verschuiving kunnen doormaken.  
             

Het kan de siliciumcarbide-substraatmaterialenindustrie van mijn land volwassen maken.

 
Siliciumcarbide is een typisch voorbeeld van de derde generatie halfgeleidermaterialen. Afhankelijk van de toepassing kan het worden onderverdeeld in siliciumcarbide van juwelierskwaliteit, N-type siliciumcarbide voor vermogenselektronica en halfgeleidend siliciumcarbide voor radiofrequentieapparatuur. Hoewel de markt voor siliciumcarbide van juwelierskwaliteit en halfgeleidend siliciumcarbide de afgelopen jaren snel is gegroeid, zal N-type siliciumcarbide de absolute marktleider van de toekomst blijven.  
Vergeleken met siliciumcarbide van juwelierskwaliteit en halfgeleidend siliciumcarbide, stellen N-type siliciumcarbidematerialen hogere eisen aan de kristalkwaliteit. Op dit gebied bestaat er nog steeds een zekere kloof tussen de Chinese bedrijven die siliciumcarbidesubstraten produceren en de internationale topbedrijven van CREE.  
Als technologieën zoals Dynamic AGE-ing, ontwikkeld door Toyota, op grote schaal in mijn land kunnen worden toegepast, zal de toetredingsdrempel voor N-type siliciumcarbide-substraatmaterialen ongetwijfeld aanzienlijk worden verlaagd. Volgens statistieken van de afdeling Halfgeleidermaterialen van de Chinese Vereniging voor Elektronische Materialenindustrie hebben we meer dan 30 projecten voor siliciumcarbide-substraatmaterialen opgestart, met investeringen van meer dan 30 miljard yuan. Door technische redenen, zoals defecten, is de productiecapaciteit van N-type siliciumcarbide-substraten echter vertraagd. Als de epitaxiale siliciumcarbidetechnologie een belangrijke doorbraak bereikt, zal dit neerkomen op het openzetten van de deuren voor Chinese bedrijven die siliciumcarbide-substraatmaterialen produceren.    
           

Het kan de siliciumcarbide-industrie van mijn land bevorderen.

   
Hoewel mijn land in meer dan 30 projecten voor siliciumcarbidesubstraten heeft geïnvesteerd, is de vraag naar 6-inch N-type siliciumcarbidewafers nog steeds sterk afhankelijk van import. De kosten van siliciumcarbidesubstraten en epitaxie vertegenwoordigen momenteel meer dan 50% van de totale kosten van siliciumcarbidemodules. Als dit probleem niet wordt opgelost, zal het voor de siliciumcarbide-industrie van mijn land moeilijk worden om echt concurrerend te zijn ten opzichte van de Verenigde Staten.  
Market research unit Yole pointed out that the development of the silicon carbide power electronics industry has high potential, and manufacturers including ROHM, Bombardier, Cree, SDK, STMicroelectronics, Infineon Technologies, Littelfuse, Ascatron and other manufacturers have invested heavily. Yole predicts that the SiC power semiconductor market size is expected to reach US$1.4 billion by 2023, with a compound growth rate (CAGR) of 28% from 2016 to 2023, and the CAGR will further increase to 40% from 2020 to 2022.     

Al met al biedt de toekomst ruime vooruitzichten, maar collega's in de binnenlandse siliciumcarbide-industrie zouden desondanks aangemoedigd moeten worden om vooruit te kijken.

Disclaimer: This article is reprinted from "GaN World". This article only represents the author's personal views and does not represent the views of Sacco Micro and the industry. It is only reprinted and shared to support the protection of intellectual property rights. Please indicate the original source and author when reprinting. If there is any infringement, please contact us to delete it.

Telefoonnummer van het bedrijf: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
Vraag: 3518641314 Manager Li

Vraag: 332496225 Manager Qiu

Adres: Kamer 809, Gebouw C, Zhantao Technologiegebouw, Minzhilaan 1079, Longhua Nieuw District, Shenzhen