Кои предизвици се вклучени во производството на SiC?

SiC интензивно се користи во електрични возила (EVs) за влечни инвертери и полначи на одборот, како и во инфраструктурни апликации како што се брзи полначи со еднонасочна струја, соларни инвертери, системи за складирање енергија и непрекинато напојување (UPS). И покрај тоа што се користеше во масовно производство повеќе од еден век - првично како абразивен материјал - SiC, исто така, покажа исклучителни перформанси во апликации со висок напон и висока моќност.

Од перспектива на физички својства,силициум карбидпокажува висока топлинска спроводливост, висока брзина на заситени електрони на поместување и високо електрично поле на распаѓање (како што е прикажано на слика 1). Како резултат на тоа, системите базирани на силициум карбид можат значително да ги намалат загубите на енергија и да постигнат поголеми брзини на префрлување за време на работата. Во споредба со традиционалните силиконски MOSFET и IGBT уреди, силициум карбидот може да ги испорача овие предности во помали димензии, нудејќи поголема ефикасност и супериорни перформанси.

Слика 1: Карактеристики на силициум и материјали со широк опсег

Работата на силициум карбид може да ги надмине границите насиликон, со оперативни фреквенции повисоки од оние на силиконските IGBT, а исто така може значително да ја подобри густината на моќноста.

Слика 2: SiC наспроти Si

Што прават можноститеСилициум карбидПрисутен?

За производителите, силициум карбид се смета за значајна конкурентна предност. Тоа не само што дава можности за изградба на енергетски ефикасни системи, туку и ефикасно ја намалува вкупната големина, тежина и цена на овие системи. Тоа е затоа што системите кои користат силициум карбид се генерално поенергетски ефикасни, компактни и издржливи во споредба со системите базирани на силикон, што им овозможува на дизајнерите да ги намалат трошоците со намалување на големината на пасивните компоненти. Поконкретно, поради помалото генерирање топлина на уредите SiC, работната температура може да се одржува под онаа на традиционалните решенија, како што е прикажано на слика 3. Ова ја подобрува ефикасноста на системот, а истовремено ја зголемува доверливоста и го продолжува животниот век на опремата.

Слика 3: Предности на апликациите со силициум карбид

Во фазата на дизајнирање и производство, усвојувањето на нови технологии за поврзување на чипови, како што е синтерување, може да олесни поефективна дисипација на топлина и да обезбеди сигурност на поврзувањето. Во споредба со силиконските уреди, уредите SiC можат да работат на повисоки напони и да понудат поголеми брзини на префрлување. Овие предности им овозможуваат на дизајнерите повторно да размислат како да ја оптимизираат функционалноста на ниво на системот додека ја зголемуваат конкурентноста на трошоците. Во моментов, многу уреди со високи перформанси користат SiC технологија, вклучувајќи силициум карбид диоди, MOSFET и модули.

Во споредба со силиконските материјали, супериорните перформанси на SiC отвораат огромни изгледи за новите апликации. SiC уредите обично се дизајнирани за напон не помал од 650V, а особено над 1200V, SiC станува префериран избор за многу апликации. Апликациите како соларни инвертери, станици за полнење електрични возила и индустриска конверзија на наизменична струја во еднонасочна струја се очекува постепено да се префрлат кон технологијата SiC. Друга област на примена се трансформаторите во цврста состојба, каде што постоечките бакарни и магнетни трансформатори постепено ќе бидат заменети со SiC технологија, нудејќи поголема ефикасност и доверливост во преносот и конверзијата на енергија.

Што прават предизвиците во производствотоСилициум карбидЛице?

Иако силициум карбидот има огромен пазарен потенцијал, неговиот производствен процес исто така се соочува со неколку предизвици. Првично, мора да се обезбеди чистотата на суровините - имено SiC гранули или прашоци. По ова, производството на високо конзистентни SiC инготи (како што е прикажано на Слика 4) бара акумулирање на искуство во секоја наредна фаза на обработка за да се обезбеди сигурност на финалниот производ (како што е прикажано на слика 5).

Уникатен предизвик на SiC е тоа што не поседува течна фаза, што значи дека не може да се одгледува со традиционални методи на топење. Растот на кристалите мора да се случи под прецизно контролирани притисоци, што го прави производството на SiC покомплексно од силиконот. Ако стабилноста се одржува во средини со висока температура и низок притисок, SiC директно ќе се распадне во гасовити материи без да помине низ течна фаза.

Поради оваа карактеристика, растот на SiC кристалите обично користи техники на сублимација или транспорт на физичка пареа (PVT). Во овој процес, прашокот SiC се става во сад во печка и се загрева на високи температури (надминуваат 2200°C). Како што се сублимира SiC, се кристализира на семениот кристал за да формира кристал. Клучен дел од методот на раст на PVT е семениот кристал, чиј дијаметар е сличен на оној на инготот. Имено, стапката на раст на PVT процесот е многу бавна, приближно 0,1 до 0,5 милиметри на час.

Слика 4: Силициум карбид во прав, инготи и наполитанки

Поради екстремната цврстина на SiC во споредба со силиконот,нафорапроцесот на производство е исто така покомплексен. SiC е исклучително тврд материјал, што го прави предизвик да се сече дури и со дијамантски пили, цврстина што го издвојува од многу други полупроводнички материјали. Иако во моментов постојат неколку методи за сечење инготи во обланди, овие методи потенцијално можат да внесат дефекти во еден кристал, што ќе влијае на квалитетот на финалниот материјал.

Слика 5: Процес на производство на силициум карбид од суровини до финални производи

Покрај тоа, големото производство на SiC исто така се соочува со предизвици. SiC инхерентно има повеќе дефекти во споредба со силиконот. Неговиот допинг процес е многу сложен, а производството на SiC наполитанки со големи димензии и со низок дефект подразбира повисоки трошоци за производство и обработка. Затоа, воспоставувањето ефикасен и ригорозен процес на развој од самиот почеток е од клучно значење за да се обезбеди постојано производство на производи со висок квалитет.

Слика 6: Предизвици - Наполитанки од силициум карбид и дефекти

Ние во Semicorex сме специјализирани заГрафит обложен со SiC/TaCрешенија применети во производството на полупроводници SiC, доколку имате какви било прашања или ви требаат дополнителни детали, ве молиме не двоумете се да стапите во контакт со нас.

Телефон за контакт: +86-13567891907

Е-пошта: sales@semicorex.com