Gần đây, một công ty sản xuất silicon carbide đã tiết lộ trong một sự kiện trực tuyến rằng giá của tấm wafer silicon carbide 6 inch là 20,000-30,000 nhân dân tệ/tấm, có thể sản xuất ra 350-700 MOSFET SiC cấp độ ô tô. Giá hiện tại của các thiết bị silicon carbide cao gấp khoảng 4-5 lần so với các thiết bị silicon. Một số tổ chức dự đoán rằng giá của các thiết bị silicon carbide có thể giảm xuống còn khoảng 1.5 lần so với các thiết bị silicon vào năm 2025, nhưng điều đó có thể đạt được như thế nào?

"Ba thế hệ rưỡi hướng gió" được phát hiện cách đây không lâu, Đại học Bang Bắc Carolina (NCSU) đã công bố những tiến bộ mới nhất trong công nghệ silicon carbide, và mục tiêu tình cờ làGiảm giá thành silicon carbide xuống chỉ còn 1.5 lần so với giá silicon wafer.Theo các báo cáo, công nghệ này có thể giúp các công ty giảm bớt rào cản gia nhập lĩnh vực silicon carbide, và cuối cùng hiện thực hóa việc chia sẻ xưởng đúc và quy trình, từ đó loại bỏ nhu cầu dành thời gian và nguồn lực tài chính để phát triển các quy trình công nghệ độc quyền. Hơn nữa, công nghệ này có thể được sản xuất trong các xưởng đúc truyền thống, và các sản phẩm wafer silicon carbide kích thước lớn đã được sản xuất hàng loạt. Các sản phẩm đã có trên thị trường bao gồm JBS 1.2kV, MOSFET công suất và JBSFET.Tỷ suất lợi nhuận cao tới 90%..

Nhà phát minh chính của công nghệ này, đồng thời cũng là người phát minh ra IGBT, cho biết nếu thành công, những công nghệ này một ngày nào đó có thể thay thế IGBT.

(Để nhận được phiên bản đầy đủ của bài viết, vui lòng trả lời "Chia sẻ công nghệ" qua tin nhắn riêng hoặc thêm trợ lý Celia của "Ba thế hệ rưỡi".)

   

Quy trình chung, tấm wafer lớn hơn

Mục tiêu: Chi phí chỉ bằng 1.5 lần so với thiết bị silicon.

Hiện tại, chi phí sản xuất các thiết bị SiC cao gấp khoảng năm lần so với các thiết bị điện tử công suất silicon. Giáo sư Jay Baliga, giảng viên xuất sắc của NCSU, cho biết: "Mục tiêu của chúng tôi là giảm chi phí sản xuất SiC xuống còn 1.5 lần so với các thiết bị điện tử công suất silicon." Ông tin rằng so với Si IGBT, chi phí sản xuất cao hơn đã trở thành rào cản đối với việc ứng dụng rộng rãi trên thị trường. Một trong những lý do quan trọng khiến chi phí vẫn cao là do các công ty đã phát triển các thiết bị điện tử công suất SiC đều có quyền truy cập độc quyền vào quy trình sản xuất, khiến các công ty khác khó tham gia vào lĩnh vực này. Năng lực sản xuất của nhà máy không thể mở rộng và chi phí không thể giảm. Vì vậy, NCSU đã phát triển một công nghệ chung, quy trình PRESiCETM, để giảm b barriers cho các công ty tham gia vào lĩnh vực silicon carbide và thúc đẩy đổi mới. Giáo sư Baliga nói: "PRESiCETM sẽ thúc đẩy nhiều công ty hơn tham gia vào thị trường SiC vì họ không cần phải phát triển thiết kế và quy trình sản xuất của riêng mình từ đầu, điều này rất tốn kém và mất thời gian. Điều này tốt cho cả công ty và người dùng. Nếu nhiều công ty tham gia sản xuất các thiết bị điện tử công suất SiC, nó sẽ làm tăng sản lượng của các nhà máy đúc, từ đó có thể giảm chi phí đáng kể." Theo các báo cáo, công nghệ này bắt đầu từ tháng 1 năm 2015 và nhận được tài trợ từ chương trình PowerAmerica của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ. Năm 2016, 18 công ty đã tham gia nghiên cứu và phát triển, và hiện nay nó đã phát triển đến thế hệ thứ ba. "Kể từ năm 2015, nhiều công ty đã chuyển giao quy trình sản xuất thiết bị điện SiC độc quyền mà họ đã phát triển trước đó sang nhà máy X-Fab ở Texas, Hoa Kỳ." Một cách khác là sử dụng các nhà máy sản xuất thiết bị silicon hiện có để giảm chi phí với các tấm wafer kích thước lớn, công suất cao. Ông Baliga cho biết hầu hết các bước trong quy trình (lên đến 80%) của MOSFET công suất SiC có thể được hoàn thành tại các nhà máy silicon. Tất cả những gì cần làm là nâng cấp thiết bị nhiệt độ cao như oxy hóa cổng và ủ cấy ion cần thiết cho vật liệu silicon carbide. Thông qua các nhà máy không độc quyền như X-Fab, "nhiều công ty sẽ sản xuất hơn, và chi phí silicon carbide sẽ thấp hơn." Kể từ năm 2015, PRESiCE đã được cải tiến hơn nữa. Bằng cách sử dụng thiết bị nội bộ để thực hiện bước cấy ion nhiệt một cách đồng đều hơn, thế hệ thứ ba của các thiết bị điện SiC do PRESiCE sản xuất trên tấm wafer 6 inch đã được ra mắt thành công. Hình ảnh bên dưới cho thấy các điốt JBS, MOSFET công suất và JBSFET có hiệu suất cao với điện áp định mức 1.2 kV được sản xuất bằng công nghệ PRESiCE.

Hình 1. Ba loại thiết bị điện tử công suất SiC được chế tạo bằng công nghệ PRESiCE thế hệ thứ ba.

Theo các báo cáo, một trong những đặc điểm chính của công nghệ PRESiCETM là việc sử dụng 10 quy trình tạo mặt nạ. Xem hình ảnh bên dưới↓↓↓↓

Hình 2. Quy trình công nghệ PRESiCE để sản xuất MOSFET công suất SiC.

Kết quả xác định quy trình:

Lợi suất vượt quá 90%

Để đánh giá thành tựu của công nghệ xử lý PRESiCETM thế hệ thứ ba, xưởng đúc X-Fab đã liên tục sản xuất ba lô sản phẩm, tất cả đều sử dụng cùng các bước quy trình. Theo dữ liệu đo được, tỷ lệ sản phẩm đạt chất lượng của bộ chỉnh lưu JBS được sản xuất bằng công nghệ PRESiCETM thế hệ thứ ba vượt quá 90%, và dòng rò của điốt JBS thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn ngành là 100 µA. Điện áp rơi khi bật của điốt JBS khoảng 2 V. Giống như IGBT dựa trên silicon và MOSFET công suất SiC, chúng thích hợp để sử dụng làm điốt mắc song song ngược. Dữ liệu đo được của MOSFET công suất silicon carbide được sản xuất bằng PRESiCETM cho thấy điện trở bật tối đa của 90% thiết bị nhỏ hơn 1.3 lần giá trị điển hình, tỷ lệ sản phẩm đạt chất lượng vượt quá 90%, và điện áp ngưỡng của chúng cũng nằm trong phạm vi +/- 30% so với yêu cầu trong bảng dữ liệu.

Hình 3. Dòng rò đo được của bộ chỉnh lưu JBS SiC ở điện áp phân cực ngược 1000V: sự biến thiên trong cùng một tấm wafer và giữa các lô wafer.

Hình 4. Dòng rò đo được của bộ chỉnh lưu JBS SiC ở điện áp phân cực ngược 1000V: sự biến thiên dòng rò giữa các lô sản phẩm.

Hình 5. Transistor JBSFET công suất SiC được chế tạo bằng công nghệ PRESiCETM thế hệ 3: sự biến thiên dòng rò giữa các lô sản xuất.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được sao chép từ "Xu hướng bán dẫn thế hệ thứ ba", nhằm bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn gốc và tác giả khi sao chép. Nếu phát hiện vi phạm bản quyền, vui lòng liên hệ với chúng tôi để gỡ bỏ.

Số điện thoại công ty: +86-0755-83044319
Số fax: +86-0755-83975897
Email: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Quản lý Li

QQ: 332496225 Quản lý Qiu

Địa chỉ: Phòng 809, Tòa nhà C, Tòa nhà Công nghệ Zhantao, Số 1079 Đại lộ Minzhi, Khu Longhua Mới, Thâm Quyến