Недавно компания, занимающаяся производством карбида кремния, сообщила на онлайн-мероприятии, что цена 6-дюймовых кремниевых пластин составляет 20 000–30 000 юаней за штуку, из которых можно изготовить 350–700 автомобильных SiC MOSFET-транзисторов. Текущая цена устройств на основе карбида кремния примерно в 4–5 раз выше, чем на основе кремния. Некоторые организации прогнозируют, что к 2025 году цена устройств на основе карбида кремния снизится примерно в 1.5 раза по сравнению с кремнием, но как этого можно достичь?

Исследование "Три с половиной поколения направлений ветра" показало, что не так давно Университет штата Северная Каролина (NCSU) объявил о последних достижениях в технологии карбида кремния, и целью оказалось следующее:Снизить цену карбида кремния до уровня, в 1.5 раза превышающего цену кремниевых пластин.Согласно сообщениям, эта технология может помочь компаниям снизить порог входа на рынок карбида кремния и в конечном итоге реализовать совместное использование производственных мощностей и технологических процессов, тем самым устраняя необходимость тратить время и финансовые ресурсы на разработку собственных технологических процессов. Более того, эта технология может быть реализована на традиционных литейных предприятиях, и крупногабаритные изделия из карбида кремния уже выпускаются серийно. Среди уже представленных на рынке продуктов — транзисторы JBS 1.2 кВ, силовые MOSFET и JBSFET.Урожайность достигает 90%..

Главный изобретатель этой технологии, который также является изобретателем IGBT, заявил, что эти технологии, в случае успеха, однажды смогут заменить IGBT.

(Чтобы получить полную версию статьи, пожалуйста, ответьте на сообщение "Sharing Technology" личным сообщением или добавьте в друзья помощника "Three and a Half Generations" Селию.)

   

Совместные процессы, пластины большего размера

Цель: Стоимость должна быть всего в 1.5 раза выше, чем у кремниевых устройств.

Текущая стоимость устройств на основе карбида кремния (SiC) примерно в пять раз выше, чем стоимость кремниевых силовых устройств. Заслуженный профессор Университета штата Северная Каролина Джей Балига сказал: «Наша цель — снизить стоимость SiC до 1.5 раз по сравнению со стоимостью кремниевых силовых устройств». Он считает, что по сравнению с кремниевыми IGBT более высокие производственные затраты стали препятствием для широкомасштабного внедрения на рынке. Одна из важных причин, по которой затраты остаются высокими, заключается в том, что компании, разработавшие силовые устройства на основе SiC, имеют эксклюзивный доступ к производственному процессу, что затрудняет выход других компаний на этот рынок. Производственные мощности не могут быть расширены, а затраты не могут быть снижены. С этой целью Университет штата Северная Каролина разработал общую технологию, процесс PRESiCE™, чтобы снизить барьеры для компаний, желающих выйти на рынок карбида кремния, и способствовать инновациям. Балига сказал: «PRESiCETM подтолкнет больше компаний к выходу на рынок SiC, поскольку им не нужно будет разрабатывать собственные процессы проектирования и производства с нуля, что очень дорого и трудоемко. Это хорошо как для компаний, так и для пользователей. Если больше компаний присоединятся к производству силовых SiC-устройств, это увеличит объемы производства на литейных предприятиях, что может значительно снизить затраты». Согласно сообщениям, эта технология была запущена в январе 2015 года и получила финансирование от Министерства энергетики США в рамках программы PowerAmerica. В 2016 году в исследованиях и разработках участвовало 18 компаний, и сейчас она развилась до третьего поколения. «С 2015 года многие компании перенесли свои ранее разработанные собственные процессы производства силовых SiC-устройств на литейное предприятие X-Fab в Техасе, США». Другой способ — использование существующих зрелых литейных предприятий по производству кремниевых устройств для снижения затрат за счет больших производственных мощностей и размеров пластин. Балига отметил, что большинство этапов процесса (до 80%) производства силовых SiC MOSFET-транзисторов могут быть выполнены на кремниевых литейных предприятиях. Все, что необходимо сделать, это модернизировать высокотемпературное оборудование, такое как оборудование для оксидирования затвора и ионно-имплантационного отжига, необходимое для материалов из карбида кремния. Благодаря сотрудничеству с независимыми литейными предприятиями, такими как X-Fab, «больше компаний будут производить продукцию, и стоимость карбида кремния снизится». С 2015 года технология PRESiCE была дополнительно усовершенствована. Благодаря использованию собственного оборудования для более равномерного выполнения этапа термической ионной имплантации, успешно запущено третье поколение силовых устройств на основе SiC от PRESiCE, производимых на 6-дюймовом литейном заводе. На рисунке ниже показаны высокоэффективные диоды JBS, силовые MOSFET и JBSFET с номинальным напряжением 1.2 кВ, изготовленные по технологии PRESiCE.

Рисунок 1. Три типа силовых устройств на основе SiC, изготовленных с использованием технологии PRESiCE третьего поколения.

Согласно сообщениям, одной из главных особенностей технологии PRESiCETM является использование 10 технологических процессов изготовления печатных плат. См. изображение ниже↓↓↓↓

Рисунок 2. Технологический процесс PRESiCE для производства силовых SiC MOSFET-транзисторов.

Результаты идентификации процесса:

Урожайность превышает 90%.

Для оценки достижений технологического процесса PRESiCETM третьего поколения литейный завод X-Fab непрерывно произвел три партии продукции, используя одни и те же технологические этапы. Согласно измеренным данным, было установлено, что выход годных JBS-выпрямителей, изготовленных с использованием технологии PRESiCETM третьего поколения, превышает 90%, а ток утечки JBS-диодов значительно ниже промышленного стандарта в 100 мкА. Падение напряжения в открытом состоянии JBS-диодов составляет около 2 В. Подобно кремниевым IGBT и силовым SiC MOSFET, они подходят для использования в качестве антипараллельных диодов. Измерения силовых MOSFET на основе карбида кремния, изготовленных по технологии PRESiCETM, показывают, что максимальное сопротивление в открытом состоянии у 90% устройств составляет менее 1.3 от типичного значения, выход годных изделий превышает 90%, а их пороговое напряжение также находится в пределах +/- 30% от требований технической документации.

Рисунок 3. Измеренный ток утечки выпрямителя SiC JBS при обратном смещении 1000 В: внутрипластинчатая и внутрисерийная вариация.

Рисунок 4. Измеренный ток утечки выпрямителя SiC JBS при обратном смещении 1000 В: вариации тока утечки от партии к партии.

Рисунок 5. Силовой JBSFET на основе SiC, изготовленный с использованием технологии Gen-3 PRESiCETM: вариации тока утечки от партии к партии.

Предупреждение: Данная статья воспроизведена из издания "Third Generation Semiconductor Trend", которое поддерживает защиту прав интеллектуальной собственности. Пожалуйста, укажите первоисточник и автора перепечатки. В случае обнаружения каких-либо нарушений, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации.

Номер телефона компании: +86-0755-83044319
Факс: +86-0755-83975897
Почта: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Менеджер Ли

QQ: 332496225 Менеджер Цю

Адрес: Комната 809, корпус C, технологический корпус Чжаньтао, проспект Миньчжи, 1079, новый район Лунхуа, Шэньчжэнь.