Fa'atomuaga ile silicon carbide
Silicon carbide (SiC) o se mea faʻapipiʻi semiconductor e aofia ai le kaponi ma le silicon, o se tasi lea o mea lelei mo le faia o le maualuga o le vevela, maualuga taimi, malosi maualuga ma masini eletise maualuga.Pe a faatusatusa i mea masani silicon mea (Si), o le va o fusi o le silicon carbide e 3 taimi o le silicon.O le faʻafefe o le vevela e 4-5 taimi o le silikoni;O le gau gau e 8-10 taimi i le silikoni;Ole fua fa'aeletonika saturation drift e 2-3 taimi o le silicon, lea e fetaui ma mana'oga o alamanuia fa'aonaponei mo le malosi maualuga, maualuga maualuga ma le tele o taimi.E masani ona faʻaaogaina mo le gaosiga o le televave, maualuga-tele, maualuga-mamana ma moli-emitting mea eletise.O fanua fa'aoga i lalo e aofia ai fa'asologa atamai, ta'avale malosi fou, malosiaga matagi photovoltaic, feso'ota'iga 5G, ma isi. Silicon carbide diodes ma MOSFETs ua fa'aaogaina fa'apisinisi.
Tete'e maualuga o le vevela.O le lautele o le va o le silicon carbide e 2-3 taimi o le silicon, o le eletise e le faigofie ona fesuiaʻi i le maualuga o le vevela, ma e mafai ona tatalia le maualuga o le vevela, ma o le faʻafefe o le silicon carbide e 4-5 taimi o le silicon, fa'afaigofieina le fa'amamaina o le vevela o le masini ma maualuga le fa'atapula'aina o le vevela.O le maualuga o le vevela e mafai ona faʻateleina ai le malosi o le mana aʻo faʻaitiitia manaʻoga i luga o le faʻamafanafanaina, faʻamama le faʻamau ma laʻititi.
Tatalia le mamafa maualuga.O le malepelepe eletise eletise malosi o le silicon carbide e 10 taimi nai lo le silicon, lea e mafai ona tatalia voltages maualuga ma sili atu ona talafeagai mo masini maualuga-voltage.
Tete'e maualuga taimi.Silicon carbide o loʻo i ai le fua faʻafefe eletise eletise faʻalua faalua i le silicon, e mafua ai le leai o se siʻusiʻu o loʻo iai i le taimi o le tapuni, lea e mafai ona faʻaleleia lelei le suiga o le masini ma iloa ai le faʻaititia o le masini.
Malosi maualalo gau.Pe a faatusatusa i mea silicon, silicon carbide e matua maualalo i luga-tetee ma maualalo i le leiloa.I le taimi lava e tasi, o le maualuga o le fusi-gap lautele o le silicon carbide e matua faʻaitiitia ai le leakage o loʻo iai nei ma le leiloa o le eletise.E le gata i lea, o le masini carbide silicon e leai se mea o loʻo iai i le taimi o le tapuni, ma e maualalo le gau.
Silicon carbide filifili alamanuia
E masani ona aofia ai substrate, epitaxy, mamanu masini, gaosiga, faʻamaufaʻailoga ma isi.Silicon carbide mai le meafaitino i le masini eletise semiconductor o le a oʻo i le tuputupu aʻe tioata tasi, slicing ingot, tuputupu aʻe epitaxial, mamanu wafer, gaosiga, afifiina ma isi faiga.A maeʻa le faʻapipiʻiina o le paʻu o le silicon carbide, o le silicon carbide ingot e faia muamua, ona maua ai lea o le silicon carbide substrate e ala i le slicing, olo ma faʻalelei, ma o le pepa epitaxial e maua mai i le tuputupu aʻe o le epitaxial.O le epitaxial wafer e faia i le silicon carbide e ala i le lithography, etching, implantation ion, metal passivation ma isi faiga, ua tipi le wafer i le oti, ua afifiina le masini, ma ua tuufaatasia le masini i totonu o se atigi faapitoa ma faʻapipiʻi i totonu o se module.
I luga a'e o le filifili alamanuia 1: substrate - fa'atupu tioata o le so'otaga fa'agasologa autu
Silicon carbide substrate tala mo le tusa ma le 47% o le tau o masini carbide silicon, o le maualuga o le gaosiga o pa puipui faʻapitoa, o le tau sili ona tele, o le autu lea o le atinaʻeina tele o le SiC i le lumanaʻi.
Mai le vaaiga o le eseesega o meatotino electrochemical, silicon carbide substrate mea e mafai ona vaevaeina i substrates conductive (resistivity itulagi 15 ~ 30mΩ · cm) ma substrates semi-insulated (resistivity maualuga atu i le 105Ω · cm).O nei ituaiga e lua o substrates e faʻaaogaina e gaosia ai masini tuʻufaʻatasia e pei o masini eletise ma masini alaleo leitio pe a uma le tuputupu aʻe o le epitaxial.Faatasi ai ma i latou, o le semi-insulated silicon carbide substrate e masani ona faʻaaogaina i le gaosiga o masini RF gallium nitride, masini photoelectric ma isi.E ala i le fa'atupuina o gan epitaxial layer i luga ole SIC substrate semi-insulated, ua saunia le sic epitaxial plate, lea e mafai ona saunia atili ile HEMT gan iso-nitride RF masini.Conductive silicon carbide substrate e masani ona faʻaaogaina i le gaosiga o masini eletise.E ese mai le faiga masani o le gaosiga o masini eletise eletise, e le mafai ona faia saʻo le masini eletise carbide silicon i luga o le silicon carbide substrate, o le silicon carbide epitaxial layer e tatau ona tupu i luga o le conductive substrate e maua ai le pepa epitaxial silicon carbide, ma le epitaxial. o lo'o gaosia i luga ole Schottky diode, MOSFET, IGBT ma isi masini eletise.
Silicon carbide pa'u na fa'apipi'iina mai le pa'u kaponi mama maualuga ma le pa'u silikoni mama maualuga, ma le tele o lapopo'a o le silicon carbide ingot na fa'atupuina i lalo o le vevela fa'apitoa, ona gaosia ai lea o le silicon carbide substrate e ala i le tele o gaioiga.O le faagasologa autu e aofia ai:
Fa'asologa o meafaitino: O le paʻu silicon + toner maualuga-mama e faʻafefiloi e tusa ai ma le fua faʻatatau, ma o le tali e faia i totonu o le potu tali i lalo o le maualuga o le vevela tulaga i luga aʻe o le 2000 ° C e faʻapipiʻi ai vaega carbide silicon ma se ituaiga tioata faapitoa ma vaega. tele.Ona ala lea i le tuʻimomomoina, suʻesuʻeina, faʻamamaina ma isi faiga, e faʻamalieina ai manaʻoga o le maualuga o le mama silicon carbide powder raw material.
O le tuputupu aʻe o tioata o le faʻagasologa autu lea o le gaosiga o mea faʻapipiʻi silicon carbide, lea e fuafua ai mea eletise o le silicon carbide substrate.I le taimi nei, o auala autu mo le tuputupu aʻe tioata o le faʻafeiloaʻiina o le ausa faaletino (PVT), faʻapipiʻi ausa vevela vevela (HT-CVD) ma le epitaxy vaega vai (LPE).Faatasi ai ma i latou, o le auala PVT o le auala autu mo le tuputupu aʻe faʻapisinisi o le SiC substrate i le taimi nei, ma le maualuga maualuga faʻapitoa ma sili ona faʻaaogaina i inisinia.
O le sauniuniga o le SiC substrate e faigata, e oʻo atu ai i lona tau maualuga
E faigata tele le pulea o le fanua: SiC na'o le tuputupu ae o le tootoo e manaʻomia le 1500 ℃, ae o le SiC tioata e manaʻomia ona tupu i se maualuga maualuga i luga ole 2000 ℃, ma e sili atu nai lo le 250 SiC isomers, ae o le autu 4H-SiC fausaga tioata tasi mo o le gaosiga o masini eletise, pe a le saʻo le pulea, o le a maua ai isi fausaga tioata.E le gata i lea, o le gradient o le vevela i totonu o le paʻu e fuafua ai le fua o le SiC sublimation fesiitaiga ma le faʻatulagaina ma le tuputupu aʻe o le kasa kasa i luga o le tioata tioata, lea e aʻafia ai le maualuga o le tuputupu aʻe tioata ma le tulaga lelei tioata, o lea e tatau ai ona fausia se fanua vevela. pulea tekinolosi.Pe a faʻatusatusa i mea a Si, o le eseesega i le gaosiga o le SiC o loʻo i ai foi i le maualuga o le vevela faʻagasologa e pei o le maualuga o le vevela o le ion implantation, maualuga le vevela o le vevela, faʻamalosia le vevela, ma le faʻaogaina o le masini faigata e manaʻomia e nei faiga vevela maualuga.
Faʻateleina le tuputupu aʻe tioata: o le fua o le tuputupu aʻe o le tootoo tioata Si e mafai ona oʻo atu i le 30 ~ 150mm / h, ma o le gaosiga o le 1-3m tioata tioata e naʻo le 1 aso;SiC tootoo tioata ma le PVT metotia e fai ma faʻataʻitaʻiga, o le tuputupu aʻe e tusa ma le 0.2-0.4mm / h, 7 aso e tupu aʻe i lalo ifo o le 3-6cm, o le fua faatatau o le tuputupu aʻe e itiiti ifo i le 1% o mea faʻapipiʻi, o le gaosiga gafatia e matuaʻi tele. faatapulaa.
Tulaga maualuga oloa ma maualalo fua: o le vaega autu o le substrate SiC e aofia ai le microtubule density, dislocation density, resistivity, warpage, roughness luga, ma isi O se faiga faʻainisinia faʻalavelave e faʻapipiʻi ai atoms i totonu o se potu vevela maualuga tapunia ma le tuputupu aʻe tioata atoa, a'o pulea fa'asino igoa.
O le meafaitino e maualuga le maaa, maualuga le pala, umi taimi tipi ma maualuga ofu: SiC Mohs maaa o 9.25 e lona lua i taimane, lea e taitai atu ai i se faateleina taua i le faigata o le tipiina, olo ma polesi, ma e tusa ma 120 itula e. tipi 35-40 fasi vaega ole 3cm mafiafia.E le gata i lea, ona o le maualuga o le gau o le SiC, o le a sili atu le ofuina o le gaogao, ma o le fua faʻatatau e naʻo le 60%.
Atina'e tulaga: Si'itia tele + fa'aititia o tau
O le lalolagi SiC maketi 6-inisi volume gaosiga laina ua matua, ma kamupani taʻutaʻua ua ulufale atu i le 8-inisi maketi.O atina'e i totonu ole atunu'u e tele lava ile 6 inisi.I le taimi nei, e ui lava o le tele o kamupani i totonu o le atunuʻu o loʻo faʻavae pea i luga o le 4-inisi laina gaosiga, ae o le alamanuia o loʻo faasolosolo malie ona faʻalauteleina i le 6-inisi, faʻatasi ai ma le matua o le 6-inisi le tekonolosi meafaigaluega lagolago, o loʻo faʻaleleia atili le tamaoaiga o le SiC substrate technology. fua o le tele-tele laina gaosiga o le a atagia, ma o le taimi nei i totonu o le atunuu 6-inisi le tele o le gaosiga o le va o le taimi o le a faaitiitia i le 7 tausaga.O le tele o wafer lapoa e mafai ona faʻateleina ai le numera o tupe meataalo, faʻaleleia le fua o fua, ma faʻaitiitia le vaega o tupe meataalo mata, ma o le tau o suʻesuʻega ma atinaʻe ma gau o le a tausia i le tusa ma le 7%, ma faʻaleleia ai le wafer. fa'aogaina.
O loʻo i ai pea le tele o faʻafitauli i le mamanu o masini
O le faʻasalalauga o le SiC diode ua faasolosolo malie ona faʻaleleia, i le taimi nei, o le tele o fale gaosi oloa ua mamanuina SiC SBD oloa, maualuga ma maualuga eletise SiC SBD oloa e lelei le mautu, i totonu o le taavale OBC, le faʻaaogaina o le SiC SBD + SI IGBT e ausia ai le mautu. mamafa o iai nei.I le taimi nei, e leai ni pa puipui i le mamanu pateni o oloa SiC SBD i Saina, ma o le va ma atunuu ese e laʻititi.
O loʻo i ai pea le tele o faʻafitauli o le SiC MOS, o loʻo i ai pea se va i le va o le SiC MOS ma tagata gaosi oloa mai fafo, ma o loʻo faʻaauau pea le fausiaina o le fale gaosi oloa talafeagai.I le taimi nei, ST, Infineon, Rohm ma isi 600-1700V SiC MOS ua ausia le tele o gaosiga ma sainia ma auina atu i le tele o fale gaosi oloa, ae o le SiC MOS i totonu o le atunuʻu o loʻo i ai nei ua maeʻa maeʻa, o loʻo galulue le tele o tagata gaosi mamanu ma fabs i. le tulaga o le tafe o le wafer, ma mulimuli ane faʻamaonia tagata faʻatau e manaʻomia pea se taimi, o lea e umi lava se taimi mai le faʻatau pisinisi tetele.
I le taimi nei, o le fausaga o le planar o le filifiliga autu, ma o le ituaiga alavai o loʻo faʻaaogaina lautele i le maualuga o le mamafa i le lumanaʻi.Fuafuaga Planar SiC MOS gaosi oloa e tele, o le fausaga planar e le faigofie ona maua ai faafitauli malepelepe i le lotoifale faatusatusa i le tootoo, e aafia ai le mautu o le galuega, i le maketi i lalo o le 1200V o loʻo i ai le tele o le faʻaogaina o le aoga, ma o le fausaga o le planar e matuaʻi lava. faigofie i le gaosiga iuga, e fetaui ma le manufacturability ma le tau pulea itu e lua.O le masini gaogao o loʻo i ai le lelei o le maualalo o le parasitic inductance, faʻavave le suiga o le saoasaoa, maualalo le gau ma le maualuga o le faatinoga.
2--SiC wafer tala
Silicon carbide maketi gaosiga ma le faʻatupulaia o faʻatauga, faʻalogo i le le paleni faʻatulagaina i le va o le tuʻuina atu ma le manaʻoga
Faʻatasi ai ma le televave o le faʻatupulaia o le manaʻoga o maketi mo eletise eletise ma le malosi maualuga, o le faʻatapulaʻaina o le faʻaogaina o masini semiconductor faʻavae silicon ua faasolosolo malie lava ona lauiloa, ma o mea faʻapipiʻi lona tolu o augatupulaga o loʻo faʻatusalia e le silicon carbide (SiC) ua faasolosolo malie lava. avea ma alamanuia.Mai le tulaga o le faatinoga o mea, o le carbide silicon e 3 taimi le lautele o le va o mea silikoni, 10 taimi le taua o le malepelepe malosi o le eletise, 3 taimi o le vevela, o lea e talafeagai ai masini eletise eletise mo le maualuga, maualuga maualuga, maualuga le vevela ma isi talosaga, fesoasoani e faʻaleleia le lelei ma le malosi o le eletise eletise eletise.
I le taimi nei, o SiC diodes ma SiC MOSFET ua faasolosolo malie ona siitia atu i le maketi, ma o loʻo i ai le tele o oloa matutua, o loʻo faʻaaogaina lautele ai le SiC diodes nai lo le faʻaogaina o le silicon-based diodes i nisi o fanua aua latou te le maua le avanoa o le toe faʻaleleia o le totogi;SiC MOSFET o loʻo faʻasolosolo malie foʻi ona faʻaaogaina i taavale afi, teuina o le malosi, faʻapipiʻiina o le faaputuga, photovoltaic ma isi fanua;I le tulaga o talosaga tau taavale, o le tulaga o le modularization ua amata ona sili atu ma sili atu ona lauiloa, o le faatinoga maualuga o le SiC e tatau ona faalagolago i faiga afifiina alualu i luma e ausia, faʻapitoa ma faʻamaufaʻailoga atigi matua matutua e pei o le autu, le lumanaʻi poʻo le atinaʻe faʻamaufaʻailoga palasitika. , o ona uiga faʻaleleia faʻapitoa e sili atu ona talafeagai mo modules SiC.
Silicon carbide tau fa'aitiitia le saoasaoa po'o tua atu o mafaufauga
O le faʻaaogaina o masini carbide silicon e masani ona faʻatapulaʻaina i le tau maualuga, o le tau o le SiC MOSFET i lalo o le tulaga tutusa e 4 taimi maualuga atu nai lo le Si based IGBT, e mafua ona o le faagasologa o le silicon carbide e faigata, lea o le tuputupu ae o le. tioata tasi ma epitaxial e le gata o le saua i luga o le siosiomaga, ae faapea foi le fua faatatau o le tuputupu ae e telegese, ma le faagasologa tioata tasi i le substrate e tatau ona alu i le tipiina ma le polesi faagasologa.E faʻavae i luga o ona lava uiga faʻapitoa ma tekinolosi faʻagasologa faʻapitoa, o le gaosiga o meaʻai i totonu o le atunuʻu e itiiti ifo i le 50%, ma o mea eseese e taʻitaʻia ai le maualuga o le substrate ma le tau epitaxial.
Ae ui i lea, o le tau tuʻufaʻatasiga o masini carbide silicon ma masini faʻavae silicon e faʻafeagai faʻafeagai, o le substrate ma le epitaxial tau o le laina pito i luma e faʻatatau mo le 47% ma le 23% o le masini atoa i le faasologa, e tusa ma le 70%, le mamanu masini, gaosiga. ma fa'amaufa'ailogaina feso'ota'iga o le laina pito i tua mo na'o le 30%, o le tau o le gaosiga o masini fa'avae silicon e tele lava ina fa'atumauina i le gaosiga o fafie o le ala i tua e tusa ma le 50%, ma o le tau o le substrate e na'o le 7%.O le tulaga taua o le filifili alamanuia silicon carbide i luga i lalo o lona uiga o luga o substrate epitaxy gaosi oloa ei ai le aia autu e tautala ai, o le ki lea i le faatulagaga o pisinisi i totonu ma fafo.
Mai le manatu malosi i luga o le maketi, faʻaitiitia le tau o le silicon carbide, faʻaopoopo i le faʻaleleia atili o le tioata umi o le carbide silicon ma le slicing process, o le faʻalauteleina lea o le tele o le wafer, o le ala matua foi lea o le atinaʻeina o semiconductor i le taimi ua tuanaʻi, Wolfspeed faʻamatalaga o loʻo faʻaalia ai o le silicon carbide substrate faʻaleleia mai le 6 inisi i le 8 inisi, e mafai ona faʻateleina le gaosiga o chip i le 80% -90%, ma fesoasoani e faʻaleleia le fua.E mafai ona faʻaititia le tau tuʻufaʻatasia i le 50%.
2023 ua lauiloa o le "8-inisi SiC muamua tausaga", i lenei tausaga, o loʻo faʻavaveina e le au gaosi oloa carbide i totonu ma fafo le faʻatulagaina o le 8-inisi silicon carbide, e pei o le Wolfspeed valea tupe teufaafaigaluega o le 14.55 piliona US tala mo le faʻalauteleina o le gaosiga o le carbide silicon, o se vaega taua o le fausiaina o le 8-inisi SiC substrate fale gaosi, Ina ia mautinoa le tuuina atu i le lumanai o le 200 mm SiC uamea leai se tele o kamupani;Ua sainia fo'i e Tianyue Advanced ma Tianke Heda i totonu o le atunu'u ni maliliega umi ma le Infineon e tu'uina atu ai le 8-inisi silicon carbide substrates i le lumana'i.
Amata mai i lenei tausaga, o le a faʻavavevave le carbide silicon mai le 6 inisi i le 8 inisi, Wolfspeed faʻamoemoe e oʻo atu i le 2024, o le tau o le iunite o le 8 inisi substrate pe a faʻatusatusa i le tau o le iunite o le 6 inisi substrate i le 2022 o le a faʻaititia e sili atu i le 60% , ma o le faʻaitiitia o tau o le a atili tatalaina ai le maketi o talosaga, o faʻamatalaga suʻesuʻe a Ji Bond Consulting na faʻaalia.O le maketi o loʻo i ai nei o oloa 8-inisi e itiiti ifo i le 2%, ma o le maketi o loʻo faʻamoemoe e tupu ile 15% ile 2026.
O le mea moni, o le fua faatatau o le paʻu i le tau o le silicon carbide substrate atonu e sili atu i le tele o mafaufauga o tagata, o le maketi o loʻo i ai nei o le 6-inisi substrate o le 4000-5000 yuan / fasi, faʻatusatusa i le amataga o le tausaga ua pa'ū tele, o faʻamoemoe e pa'ū i lalo ole 4000 yuan i le tausaga a sau, e taua le matauina o nisi tagata gaosi oloa ina ia maua le maketi muamua, ua faʻaititia le tau faʻatau atu i le tau o loʻo i lalo, Tatala le faʻataʻitaʻiga o le tau o tau, e masani lava ona faʻapipiʻi i le silicon carbide substrate sa'o ua lava lava i le fanua maualalo-voltage, o lo'o fa'ateleina le fa'alauteleina e le au gaosi oloa i totonu o le atunu'u ma fafo, po'o le tu'uina atu o le silicon carbide substrate e sili atu le sapalai tulaga muamua nai lo le mafaufauina.
Taimi meli: Ian-19-2024