Ngành công nghiệp silicon carbide của đất nước tôi có thể mang lại những lợi ích to lớn.

 
Kể từ khi bước sang năm 2021, trong lĩnh vực chế tạo màng mỏng silicon carbide, các công ty trong và ngoài nước liên tục đưa ra những tin vui.  
Ngày 1 tháng 3 năm 2021, Công ty Toyota Tsusho của Nhật Bản chính thức công bố phát triển thành công công nghệ kiểm soát nano bề mặt - Dynamic AGE-ing. Công nghệ này có thể giảm BPD (sai lệch mặt phẳng cơ sở) của chất nền SiC ở mọi kích thước và nhà cung cấp xuống dưới 1.  
    Hình 1. Công nghệ Toyota Dynamic AGE-ing.  
Trùng hợp thay, vào ngày 3 tháng 3 năm 2021, Công ty TNHH Công nghệ Điện tử Hantian Tiancheng (Xiamen) đã thông báo rằng họ đã vượt qua được bước đột phá quan trọng trong quy trình sản xuất lớp màng mỏng siêu tiếp giáp silicon carbide dạng rãnh sâu.  
    hình ảnh2 Các quy trình sản xuất chính cho lớp màng mỏng epitaxy rãnh sâu siêu tiếp giáp silicon carbide  
Công nghệ epitaxy silicon carbide là một phần quan trọng của chuỗi công nghiệp silicon carbide. Hiện nay, khi công nghệ epitaxy silicon carbide đang phát triển nhanh chóng, nó sẽ tác động như thế nào đến toàn bộ hệ sinh thái epitaxy silicon carbide? Mời bạn lần lượt đề cập đến từng khía cạnh.  
           

Điều này có thể làm thay đổi mô hình ngành công nghiệp chế tạo màng mỏng silicon carbide quốc tế.

   
Chuỗi công nghiệp silicon carbide chủ yếu được chia thành một số khâu quan trọng như chuẩn bị tấm bán dẫn, nuôi cấy màng mỏng, sản xuất thiết bị, đóng gói và kiểm tra mô-đun, và ứng dụng hệ thống. Trong đó, nuôi cấy màng mỏng là khâu quan trọng nối liền quá khứ và tương lai, đóng vai trò vô cùng then chốt.  
    Hình 3 Chuỗi công nghiệp cacbua silicVì các thiết bị hiện có về cơ bản được chế tạo trên lớp màng mỏng kết tinh (epitaxial layer), nên yêu cầu về chất lượng đối với lớp màng này rất cao. Và khi điện áp chịu đựng tiếp tục được cải thiện, độ dày cần thiết của lớp màng mỏng kết tinh cũng trở nên dày hơn. Nói chung, khi điện áp khoảng 600V, độ dày lớp màng mỏng kết tinh cần thiết là khoảng 6 micromet; khi điện áp nằm trong khoảng 1200-1700V, độ dày lớp màng mỏng kết tinh cần thiết đạt 10-15 micromet. Nếu điện áp đạt trên 10,000 volt, độ dày lớp màng mỏng kết tinh có thể cần thiết lên đến hơn 100 micromet. Khi độ dày của lớp màng mỏng kết tinh tiếp tục tăng, việc kiểm soát độ dày, độ đồng nhất điện trở suất và mật độ khuyết tật ngày càng trở nên khó khăn.  
Hiện nay, các công nghệ chủ đạo để nuôi cấy màng mỏng silicon carbide bao gồm công nghệ dòng chảy bậc thang xiên và công nghệ TCS, v.v.  
Công nghệ cắt vát bậc thang (bevel cutting step flow) là phương pháp cắt một góc lệch khoảng 8° khi cắt chất nền silicon carbide. Bề mặt chất nền được cắt theo cách này tạo ra mật độ bậc thang cao, giúp dễ dàng đạt được sự hình thành lớp màng silicon carbide trên toàn bộ tấm wafer. Hiện nay, công nghệ cắt xiên bậc thang (oblique step flow) đã khá hoàn thiện. Tuy nhiên, công nghệ này cũng có hai nhược điểm: thứ nhất, công nghệ này không thể ngăn chặn sự dịch chuyển trên mặt phẳng đáy; thứ hai, công nghệ này sẽ gây lãng phí vật liệu chất nền.  
Để vượt qua những hạn chế của công nghệ dòng chảy từng bước, người ta đã cố gắng bổ sung các nguồn silicon chứa nguyên tố clo vào buồng phản ứng, và cuối cùng đã phát triển các công nghệ như TCS thông qua quá trình cải tiến liên tục. Hiện nay, công nghệ epitaxy silicon carbide đã được tích hợp cao với thiết bị epitaxy silicon carbide. Năm 2014, TCS và các công nghệ khác lần đầu tiên được thương mại hóa bởi công ty LPE của Ý. Năm 2017, AIXTRON đã nâng cấp thiết bị và chuyển giao công nghệ này vào thiết bị thương mại.  
Hiện nay, thiết bị lắng đọng màng mỏng silicon carbide chủ yếu do các công ty LPE của Ý, AIXTRON của Đức và Nuflare của Nhật Bản độc quyền.  
    hình ảnh4 Bức tranh toàn cảnh ngành công nghiệp silicon carbide toàn cầu    
       

Hình 5. Phân tích thiết bị epitaxy silicon carbide hiện có.

Dự kiến ​​tốc độ tăng trưởng kép hàng năm của thiết bị lắng đọng màng mỏng silicon carbide sẽ vượt quá 50% vào năm 2023.        
      Hình 6. Triển vọng thị trường thiết bị epitaxy silicon carbide.    
Với sự trỗi dậy của công nghệ màng mỏng silicon carbide đang phát triển, ngành công nghiệp trị giá hàng tỷ đô la này có thể sẽ mở ra một vòng tái cấu trúc mới.  
             

Điều này có thể giúp ngành công nghiệp vật liệu nền silicon carbide của nước tôi phát triển mạnh mẽ hơn.

 
Silicon carbide là một đại diện tiêu biểu của thế hệ vật liệu bán dẫn thứ ba. Tùy thuộc vào mục đích sử dụng, nó có thể được chia thành vật liệu silicon carbide dùng trong chế tác trang sức, vật liệu silicon carbide loại N dùng cho thiết bị điện tử công suất và vật liệu silicon carbide bán cách điện dùng cho thiết bị tần số vô tuyến công suất. Mặc dù thị trường vật liệu silicon carbide dùng trong chế tác trang sức và vật liệu silicon carbide bán cách điện đã phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây, nhưng vật liệu silicon carbide loại N sẽ là nhân tố chính tuyệt đối của thị trường trong tương lai.  
So với vật liệu silicon carbide dùng trong chế tác trang sức và silicon carbide bán cách điện, vật liệu silicon carbide loại N có yêu cầu cao hơn về chất lượng tinh thể. Trong lĩnh vực này, vẫn còn một khoảng cách nhất định giữa các công ty sản xuất chất nền silicon carbide của nước ta và các công ty hàng đầu thế giới như CREE.  
Nếu các công nghệ như Dynamic AGE-ing do Toyota phát triển có thể được áp dụng rộng rãi ở nước ta, thì rào cản gia nhập thị trường vật liệu nền silicon carbide loại N chắc chắn sẽ giảm đáng kể. Theo thống kê từ Chi nhánh Vật liệu Bán dẫn của Hiệp hội Công nghiệp Vật liệu Điện tử Trung Quốc, chúng ta đã khởi động hơn 30 dự án vật liệu nền silicon carbide, với tổng vốn đầu tư vượt quá 30 tỷ nhân dân tệ. Tuy nhiên, do các lý do kỹ thuật như khuyết tật, năng lực sản xuất vật liệu nền silicon carbide loại N đã bị chậm lại. Nếu công nghệ màng mỏng silicon carbide đạt được bước đột phá quan trọng, điều này sẽ tương đương với việc mở ra cánh cửa cho các công ty sản xuất vật liệu nền silicon carbide của nước ta.    
           

Điều này có thể thúc đẩy ngành công nghiệp chế tạo thiết bị silicon carbide của nước tôi.

   
Mặc dù nước ta đã đầu tư vào hơn 30 dự án sản xuất chất nền silicon carbide, nhưng các tấm wafer silicon carbide loại N 6 inch có nhu cầu thị trường lớn nhất vẫn phụ thuộc rất nhiều vào nhập khẩu. Chi phí chất nền silicon carbide và lớp phủ epitaxy hiện chiếm hơn 50% tổng chi phí của các mô-đun silicon carbide. Nếu vấn đề này không được giải quyết, ngành công nghiệp silicon carbide của nước ta sẽ khó có thể cạnh tranh mạnh mẽ với Hoa Kỳ.  
Đơn vị nghiên cứu thị trường Yole chỉ ra rằng ngành công nghiệp điện tử công suất silicon carbide (SiC) có tiềm năng phát triển rất lớn, và các nhà sản xuất bao gồm ROHM, Bombardier, Cree, SDK, STMicroelectronics, Infineon Technologies, Littelfuse, Ascatron và các nhà sản xuất khác đã đầu tư mạnh vào lĩnh vực này. Yole dự đoán rằng quy mô thị trường bán dẫn công suất SiC dự kiến ​​sẽ đạt 1.4 tỷ USD vào năm 2023, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 28% từ năm 2016 đến năm 2023, và CAGR sẽ tiếp tục tăng lên 40% từ năm 2020 đến năm 2022.     

Nhìn chung, tương lai có triển vọng rộng mở, nhưng các đồng nghiệp trong ngành công nghiệp silicon carbide trong nước vẫn nên được khuyến khích tiến lên phía trước.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được đăng lại từ "GaN World". Bài viết này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả và không đại diện cho quan điểm của Sacco Micro hay ngành công nghiệp. Bài viết được đăng lại và chia sẻ chỉ nhằm mục đích bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn và tác giả khi đăng lại. Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, 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