Niedawno firma produkująca węglik krzemu ujawniła podczas wydarzenia online, że cena 6-calowych płytek z węglika krzemu wynosi 20 000-30 000 juanów za sztukę, z której można wyprodukować 350-700 tranzystorów MOSFET SiC klasy motoryzacyjnej. Obecna cena układów z węglika krzemu jest około 4-5 razy wyższa niż w przypadku układów krzemowych. Niektóre organizacje przewidują, że do 2025 roku cena układów z węglika krzemu spadnie do około 1.5 raza, ale jak to osiągnąć?

„Trzy i pół pokolenia kierunku wiatru” niedawno ogłosiło, że Uniwersytet Stanowy Karoliny Północnej (NCSU) dokonał najnowszych postępów w technologii węglika krzemu, a celem byłoObniżyć cenę węglika krzemu do zaledwie 1.5-krotności ceny płytek krzemowychWedług doniesień, technologia ta może pomóc firmom obniżyć próg wejścia na rynek węglika krzemu, a ostatecznie umożliwić współdzielenie odlewni i procesów, eliminując w ten sposób konieczność poświęcania czasu i środków finansowych na opracowywanie zastrzeżonych procesów technologicznych. Co więcej, technologia ta może być wytwarzana w tradycyjnych odlewniach, a wielkogabarytowe płytki z węglika krzemu są już produkowane masowo. Produkty już dostępne na rynku to tranzystory JBS 1.2 kV, tranzystory MOSFET mocy i tranzystory JBSFET.Wydajność sięga aż 90%.

Główny wynalazca technologii, będący również twórcą IGBT, stwierdził, że jeśli technologie te okażą się skuteczne, będą mogły pewnego dnia zastąpić IGBT.

(Aby otrzymać pełną wersję artykułu, proszę odpowiedzieć na post „Sharing Technology” w prywatnej wiadomości lub dodać asystentkę „Three and a Half Generations”, Celię.)

   

Wspólne procesy, większe płytki

Cel: Kosztować tylko 1.5 raza więcej niż urządzenia krzemowe

Obecny koszt urządzeń SiC jest około pięciokrotnie wyższy niż koszt urządzeń mocy z krzemu. Wybitny profesor Jay Baliga z NCSU powiedział: „Naszym celem jest obniżenie kosztów SiC do 1.5 raza w porównaniu z urządzeniami mocy z krzemu”. Uważa on, że w porównaniu z tranzystorami Si IGBT, wyższe koszty produkcji stały się barierą dla ich powszechnego stosowania na rynku. Jednym z ważnych powodów, dla których koszty utrzymują się na wysokim poziomie, jest to, że firmy, które opracowały urządzenia mocy SiC, mają wyłączny dostęp do procesu produkcyjnego, co utrudnia innym firmom wejście na rynek. Nie da się zwiększyć mocy produkcyjnych fabryk ani obniżyć kosztów. W tym celu NCSU opracował wspólną technologię – proces PRESiCETM – aby zmniejszyć bariery utrudniające firmom wejście na rynek węglika krzemu i promować innowacje. Baliga powiedział: „PRESiCETM zachęci więcej firm do wejścia na rynek SiC, ponieważ nie muszą one opracowywać własnych procesów projektowania i produkcji od podstaw, co jest bardzo kosztowne i czasochłonne. Jest to korzystne dla firm i użytkowników. Jeśli więcej firm dołączy do produkcji urządzeń mocy SiC, zwiększy to wydajność odlewni, co może znacznie obniżyć koszty”. Według doniesień, technologia ta rozpoczęła się w styczniu 2015 roku i otrzymała dofinansowanie od Departamentu Energii USA PowerAmerica. W 2016 roku w badaniach i rozwoju uczestniczyło 18 firm, a obecnie jest to już trzecia generacja. „Od 2015 roku wiele firm przeniosło swoje wcześniej opracowane, zastrzeżone procesy produkcji urządzeń mocy SiC do odlewni X-Fab w Teksasie w USA”. Innym sposobem jest wykorzystanie istniejących, doświadczonych odlewni urządzeń krzemowych w celu obniżenia kosztów dzięki produkcji płytek o dużej wydajności i dużych rozmiarach. Baliga powiedział, że większość etapów procesu (do 80%) produkcji tranzystorów MOSFET z SiC można wykonać w odlewniach krzemowych. Wystarczy zmodernizować urządzenia wysokotemperaturowe, takie jak utlenianie bramkowe i wyżarzanie z implantacją jonów, wymagane w przypadku materiałów z węglika krzemu. Dzięki niezależnym odlewniom, takim jak X-Fab, „więcej firm będzie produkować, a koszt węglika krzemu będzie niższy”. Od 2015 roku system PRESiCE został udoskonalony. Dzięki wykorzystaniu własnego sprzętu do bardziej równomiernego przeprowadzania etapu termicznej implantacji jonów, udało się z powodzeniem wprowadzić na rynek trzecią generację urządzeń mocy SiC firmy PRESiCE, produkowanych w odlewni płytek 6-calowych. Poniższy rysunek przedstawia wysokowydajne diody JBS, tranzystory MOSFET mocy i tranzystory JBSFET o napięciu znamionowym 1.2 kV, produkowane w technologii PRESiCE.

Rysunek 1. Trzy typy urządzeń mocy SiC wyprodukowanych w technologii PRESiCE trzeciej generacji.

Według doniesień, jedną z głównych cech technologii PRESiCETM jest wykorzystanie 10 procesów maskowych. Zobacz poniższy rysunek↓↓↓↓

Rysunek 2. Schemat procesu technologicznego PRESiCE w produkcji tranzystorów mocy MOSFET SiC.

Wyniki identyfikacji procesu:

Wydajność przekracza 90%

Aby zidentyfikować osiągnięcia technologii procesowej PRESiCETM trzeciej generacji, odlewnia X-Fab nieprzerwanie produkowała trzy partie produktów, wszystkie wykorzystując te same etapy procesu. Zgodnie z danymi pomiarowymi stwierdzono, że wskaźnik wydajności prostowników JBS wyprodukowanych z wykorzystaniem technologii PRESiCETM trzeciej generacji przekracza 90%, a prąd upływu diod JBS jest znacznie niższy od standardu branżowego wynoszącego 100 µA. Spadek napięcia w stanie przewodzenia diod JBS wynosi około 2 V. Podobnie jak tranzystory IGBT na bazie krzemu i tranzystory MOSFET mocy SiC, nadają się one do stosowania jako diody antyrównoległe. Dane pomiarowe tranzystorów MOSFET mocy z węglika krzemu wyprodukowanych przez PRESiCETM pokazują, że maksymalna rezystancja przewodzenia 90% urządzeń jest mniejsza niż 1.3-krotność wartości typowej, wydajność przekracza 90%, a ich napięcie progowe również mieści się w zakresie +/- 30% wymagań karty katalogowej.

Rysunek 3. Zmierzony prąd upływu prostownika SiC JBS przy napięciu polaryzacji zaporowej 1000 V: zmienność w obrębie płytki i w obrębie partii do płytki.

Rysunek 4. Zmierzony prąd upływu prostownika SiC JBS przy napięciu polaryzacji zaporowej 1000 V: zmienność prądu upływu między partiami.

Rysunek 5. Tranzystor JBSFET SiC wytworzony w technologii Gen-3 PRESiCETM: zmienność prądu upływu między partiami.

Zastrzeżenie: Niniejszy artykuł został przedrukowany z publikacji „Third Generation Semiconductor Trend”, która wspiera ochronę praw własności intelektualnej. Prosimy o podanie oryginalnego źródła i autora przedruku. W przypadku naruszenia prosimy o kontakt w celu usunięcia przedruku.

Numer telefonu firmy: +86-0755-83044319
Faks/FAKS: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Menedżer Li

QQ: 332496225 Menedżer Qiu

Adres: Pokój 809, Budynek C, Budynek Technologii Zhantao, nr 1079 Minzhi Avenue, Nowa Dzielnica Longhua, Shenzhen