Ifihan si ohun alumọni carbide
Silicon carbide (SiC) jẹ ohun elo semikondokito ohun elo ti o jẹ ti erogba ati ohun alumọni, eyiti o jẹ ọkan ninu awọn ohun elo to dara julọ fun ṣiṣe iwọn otutu giga, igbohunsafẹfẹ giga, agbara giga ati awọn ẹrọ folti giga. Ti a ṣe afiwe pẹlu ohun elo ohun alumọni ti aṣa (Si), aafo ẹgbẹ ti ohun alumọni carbide jẹ awọn akoko 3 ti ohun alumọni. Imudara igbona jẹ awọn akoko 4-5 ti ohun alumọni; Foliteji didenukole jẹ awọn akoko 8-10 ti ohun alumọni; Oṣuwọn fiseete saturation itanna jẹ awọn akoko 2-3 ti ohun alumọni, eyiti o pade awọn iwulo ti ile-iṣẹ ode oni fun agbara giga, foliteji giga ati igbohunsafẹfẹ giga. O ti wa ni o kun lo fun isejade ti ga-iyara, ga-igbohunsafẹfẹ, ga-agbara ati ina-emitting itanna irinše. Awọn aaye ohun elo ti o wa ni isalẹ pẹlu akoj smart, awọn ọkọ ayọkẹlẹ agbara titun, agbara afẹfẹ fọtovoltaic, ibaraẹnisọrọ 5G, ati bẹbẹ lọ Awọn diodes carbide Silicon ati MOSFETs ti lo ni iṣowo.
Idaabobo otutu giga. Iwọn aafo ẹgbẹ ti ohun alumọni carbide jẹ awọn akoko 2-3 ti ohun alumọni, awọn elekitironi ko rọrun lati yipada ni awọn iwọn otutu giga, ati pe o le duro de awọn iwọn otutu ti o ga julọ, ati imunadoko igbona ti ohun alumọni ohun alumọni jẹ awọn akoko 4-5 ti ohun alumọni, ṣiṣe itusilẹ ooru ẹrọ naa rọrun ati opin iwọn otutu ti n ṣiṣẹ ga julọ. Agbara otutu giga le ṣe alekun iwuwo agbara lakoko idinku awọn ibeere lori eto itutu agbaiye, ṣiṣe ebute fẹẹrẹfẹ ati kere si.
Koju titẹ giga. Pipin agbara aaye ina mọnamọna ti ohun alumọni carbide jẹ awọn akoko 10 ti ohun alumọni, eyiti o le koju awọn foliteji ti o ga julọ ati pe o dara julọ fun awọn ẹrọ foliteji giga.
Agbara igbohunsafẹfẹ giga. Ohun alumọni carbide ni o ni a po lopolopo elekitironi oṣuwọn lemeji ti ohun alumọni, Abajade ni awọn isansa ti isiyi tailing nigba ti tiipa ilana, eyi ti o le fe ni mu awọn iyipada igbohunsafẹfẹ ti awọn ẹrọ ati ki o mọ awọn miniaturization ti awọn ẹrọ.
Ipadanu agbara kekere. Ti a ṣe afiwe pẹlu ohun elo ohun alumọni, carbide silikoni ni o kere pupọ lori resistance ati pipadanu kekere. Ni akoko kanna, iwọn giga-aafo giga ti ohun alumọni carbide dinku jijo lọwọlọwọ ati ipadanu agbara. Ni afikun, ohun elo carbide silikoni ko ni lasan itọpa lọwọlọwọ lakoko ilana tiipa, ati pe pipadanu iyipada jẹ kekere.
Silikoni carbide pq ile ise
O kun pẹlu sobusitireti, epitaxy, apẹrẹ ẹrọ, iṣelọpọ, lilẹ ati bẹbẹ lọ. Silikoni carbide lati awọn ohun elo si awọn semikondokito agbara ẹrọ yoo ni iriri nikan gara idagbasoke, ingot slicing, epitaxial idagbasoke, wafer oniru, ẹrọ, apoti ati awọn miiran ilana. Lẹhin ti iṣelọpọ ti ohun alumọni carbide lulú, ohun alumọni carbide ingot ni a ṣe ni akọkọ, lẹhinna a ti gba sobusitireti silikoni carbide nipasẹ slicing, lilọ ati didan, ati pe iwe epitaxial ti gba nipasẹ idagba epitaxial. Wafer epitaxial jẹ ti ohun alumọni carbide nipasẹ lithography, etching, implantation ion, passivation irin ati awọn ilana miiran, wafer ti ge sinu ku, ẹrọ naa ti ṣajọpọ, ati pe ẹrọ naa ni idapo sinu ikarahun pataki kan ati pejọ sinu module kan.
Igbesoke ti pq ile-iṣẹ 1: sobusitireti - idagbasoke gara ni ọna asopọ ilana mojuto
Silicon carbide sobusitireti ṣe iroyin fun 47% ti idiyele ti awọn ohun elo ohun alumọni ohun alumọni, awọn idena imọ-ẹrọ iṣelọpọ ti o ga julọ, iye ti o tobi julọ, jẹ ipilẹ ti iṣelọpọ iwọn-nla ti ọjọ iwaju ti SiC.
Lati irisi awọn iyatọ ohun-ini elekitirokemika, awọn ohun elo sobusitireti ohun alumọni carbide le pin si awọn sobusitireti conductive (agbegbe resistivity 15 ~ 30mΩ · cm) ati awọn sobusitireti ologbele-idaabobo (resistivity ti o ga ju 105Ω · cm). Awọn iru awọn sobusitireti meji wọnyi ni a lo lati ṣe awọn ẹrọ ọtọtọ gẹgẹbi awọn ẹrọ agbara ati awọn ẹrọ igbohunsafẹfẹ redio ni atele lẹhin idagbasoke epitaxial. Lara wọn, sobusitireti ohun alumọni carbide ologbele-idabo ni a lo ni akọkọ ni iṣelọpọ ti awọn ẹrọ RF gallium nitride, awọn ẹrọ fọtoelectric ati bẹbẹ lọ. Nipa dagba gaan epitaxial Layer lori ologbele-idaabobo SIC sobusitireti, awọn sic epitaxial awo ti wa ni pese sile, eyi ti o le wa ni pese sile siwaju sinu HEMT gan iso-nitride RF awọn ẹrọ. Sobusitireti carbide ohun alumọni jẹ lilo akọkọ ni iṣelọpọ awọn ẹrọ agbara. Yatọ si ilana iṣelọpọ agbara ohun alumọni ti aṣa, ohun elo agbara ohun alumọni ko le ṣe taara lori sobusitireti ohun alumọni carbide, Layer epitaxial silikoni nilo lati dagba lori sobusitireti ohun elo lati gba iwe ohun alumọni carbide epitaxial, ati pe Layer epitaxial ti ṣelọpọ lori diode Schottky, MOSFET, IGBT ati awọn ẹrọ agbara miiran.
Ohun alumọni carbide lulú ti a ti sise lati ga ti nw erogba lulú ati ki o ga ti nw ohun alumọni lulú, ati awọn ti o yatọ iwọn ti ohun alumọni carbide ingot won po labẹ pataki otutu aaye, ati ki o si ohun alumọni carbide sobusitireti ti a produced nipasẹ ọpọ processing ilana. Ilana akọkọ pẹlu:
Kolaginni ohun elo aise: Ohun elo ohun elo ohun alumọni giga-mimọ + toner ti dapọ ni ibamu si agbekalẹ, ati pe a ṣe ifasẹyin ni iyẹwu ifasẹyin labẹ ipo iwọn otutu giga ju 2000 ° C lati ṣapọpọ awọn patikulu carbide silikoni pẹlu iru gara pato ati iwọn patiku. Lẹhinna nipasẹ fifunpa, ibojuwo, mimọ ati awọn ilana miiran, lati pade awọn ibeere ti awọn ohun elo aise ti ohun alumọni ohun alumọni carbide mimọ giga.
Idagba Crystal jẹ ilana akọkọ ti iṣelọpọ sobusitireti ohun alumọni carbide, eyiti o pinnu awọn ohun-ini itanna ti sobusitireti ohun alumọni carbide. Ni bayi, awọn ọna akọkọ fun idagbasoke garawa jẹ gbigbe gbigbe ti ara (PVT), iṣipopada eefin kemikali otutu otutu (HT-CVD) ati epitaxy alakoso omi (LPE). Lara wọn, ọna PVT jẹ ọna akọkọ fun idagbasoke iṣowo ti sobusitireti SiC lọwọlọwọ, pẹlu idagbasoke imọ-ẹrọ ti o ga julọ ati lilo pupọ julọ ni imọ-ẹrọ.
Igbaradi ti sobusitireti SiC nira, ti o yori si idiyele giga rẹ
Iwọn otutu aaye iṣakoso jẹ nira: Si idagbasoke ọpá gara nikan nilo 1500 ℃, lakoko ti ọpa SiC gara nilo lati dagba ni iwọn otutu giga ju 2000 ℃, ati pe o wa diẹ sii ju awọn isomers SiC 250, ṣugbọn ipilẹ 4H-SiC akọkọ ti kristali ẹyọkan fun iṣelọpọ awọn ẹrọ agbara, ti ko ba jẹ iṣakoso kongẹ, yoo gba awọn ẹya miiran. Ni afikun, iwọn otutu iwọn otutu ni crucible pinnu oṣuwọn ti gbigbe sublimation SiC ati iṣeto ati ipo idagbasoke ti awọn ọta gaseous lori wiwo gara, eyiti o ni ipa lori oṣuwọn idagbasoke gara ati didara gara, nitorinaa o jẹ dandan lati ṣe imọ-ẹrọ iṣakoso iwọn otutu eto eto. Ti a ṣe afiwe pẹlu awọn ohun elo Si, iyatọ ninu iṣelọpọ SiC tun wa ni awọn ilana iwọn otutu ti o ga gẹgẹbi fifin ion iwọn otutu giga, ifoyina otutu otutu, imuṣiṣẹ otutu otutu, ati ilana boju-boju ti o nilo nipasẹ awọn ilana iwọn otutu giga wọnyi.
Idagba kirisita ti o lọra: oṣuwọn idagba ti ọpa Si gara le de ọdọ 30 ~ 150mm / h, ati iṣelọpọ ti 1-3m ohun alumọni opa opa nikan gba to ọjọ 1; SiC gara opa pẹlu PVT ọna bi apẹẹrẹ, awọn idagba oṣuwọn jẹ nipa 0.2-0.4mm / h, 7 ọjọ lati dagba kere ju 3-6cm, awọn idagba oṣuwọn jẹ kere ju 1% ti awọn ohun elo ti ohun alumọni, awọn gbóògì agbara ti wa ni lalailopinpin ni opin.
Awọn paramita ọja giga ati ikore kekere: awọn aye ipilẹ ti sobusitireti SiC pẹlu iwuwo microtubule, iwuwo dislocation, resistivity, warpage, roughness dada, bbl O jẹ imọ-ẹrọ eto eka kan lati ṣeto awọn ọta ni iyẹwu iwọn otutu ti o ni pipade ati idagbasoke gara pipe, lakoko ti o nṣakoso awọn atọka paramita.
Ohun elo naa ni lile lile, brittleness giga, akoko gige gigun ati wiwọ giga: SiC Mohs lile ti 9.25 jẹ keji nikan si diamond, eyiti o yori si ilosoke pataki ninu iṣoro ti gige, lilọ ati didan, ati pe o gba to awọn wakati 120 lati ge awọn ege 35-40 ti ingot ti o nipọn 3cm. Ni afikun, nitori brittleness giga ti SiC, yiya sisẹ wafer yoo jẹ diẹ sii, ati ipin iṣelọpọ jẹ nikan nipa 60%.
Aṣa idagbasoke: Iwọn iwọn + idinku idiyele
Ọja SiC agbaye 6-inch laini iṣelọpọ iwọn didun ti dagba, ati awọn ile-iṣẹ oludari ti wọ ọja 8-inch naa. Awọn iṣẹ akanṣe idagbasoke inu ile jẹ awọn inṣi 6 ni pataki. Ni lọwọlọwọ, botilẹjẹpe ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ inu ile tun da lori awọn laini iṣelọpọ 4-inch, ṣugbọn ile-iṣẹ n pọ si ni 6-inch, pẹlu idagbasoke ti imọ-ẹrọ ohun elo 6-inch ti o ṣe atilẹyin, imọ-ẹrọ sobusitireti inu ile tun n mu ilọsiwaju awọn ọrọ-aje ti iwọn ti awọn laini iṣelọpọ nla yoo han, ati aafo akoko iṣelọpọ ibi-nla 6-inch lọwọlọwọ ti dinku si ọdun 7. Iwọn wafer ti o tobi julọ le mu ilosoke ninu nọmba awọn eerun igi kan, mu iwọn ikore pọ si, ati dinku ipin ti awọn eerun eti, ati idiyele ti iwadii ati idagbasoke ati pipadanu ikore yoo wa ni itọju ni iwọn 7%, nitorinaa imudarasi iṣamulo wafer.
Awọn iṣoro pupọ tun wa ninu apẹrẹ ẹrọ
Iṣowo ti SiC diode ti wa ni ilọsiwaju diẹdiẹ, ni bayi, nọmba kan ti awọn olupese ile ti ṣe apẹrẹ awọn ọja SiC SBD, awọn ọja SiC SBD alabọde ati giga giga ni iduroṣinṣin to dara, ninu ọkọ ayọkẹlẹ OBC, lilo SiC SBD + SI IGBT lati ṣaṣeyọri iwuwo lọwọlọwọ iduroṣinṣin. Ni bayi, ko si awọn idena ninu apẹrẹ itọsi ti awọn ọja SiC SBD ni Ilu China, ati aafo pẹlu awọn orilẹ-ede ajeji jẹ kekere.
SiC MOS tun ni ọpọlọpọ awọn iṣoro, aafo tun wa laarin SiC MOS ati awọn aṣelọpọ okeokun, ati pe iru ẹrọ iṣelọpọ ti o yẹ tun wa labẹ ikole. Ni lọwọlọwọ, ST, Infineon, Rohm ati 600-1700V SiC MOS miiran ti ṣaṣeyọri iṣelọpọ ibi-pupọ ati fowo si ati firanṣẹ pẹlu ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ iṣelọpọ, lakoko ti aṣa SiC MOS ti ile lọwọlọwọ ti pari ni ipilẹ, nọmba kan ti awọn olupilẹṣẹ apẹrẹ n ṣiṣẹ pẹlu awọn fabs ni ipele ṣiṣan wafer, ati iṣeduro alabara nigbamii nilo akoko diẹ, nitorinaa akoko iṣowo nla tun wa.
Ni lọwọlọwọ, eto eto jẹ yiyan akọkọ, ati iru trench jẹ lilo pupọ ni aaye titẹ giga ni ọjọ iwaju. Eto eto SiC MOS awọn aṣelọpọ jẹ pupọ, eto eto ko rọrun lati gbejade awọn iṣoro didenukole agbegbe ni akawe pẹlu yara, ni ipa iduroṣinṣin ti iṣẹ naa, ni ọja ti o wa ni isalẹ 1200V ni iwọn pupọ ti iye ohun elo, ati pe eto eto jẹ irọrun rọrun ni ipari iṣelọpọ, lati pade iṣelọpọ ati iṣakoso idiyele awọn apakan meji. Ẹrọ yara naa ni awọn anfani ti inductance parasitic ti o kere pupọ, iyara iyipada iyara, pipadanu kekere ati iṣẹ ṣiṣe to ga julọ.
2--SiC wafer iroyin
Iṣelọpọ ọja ohun alumọni carbide ati idagbasoke tita, san ifojusi si aiṣedeede igbekale laarin ipese ati ibeere
Pẹlu idagbasoke iyara ti ibeere ọja fun igbohunsafẹfẹ giga-giga ati ẹrọ itanna agbara giga, igo opin ti ara ti awọn ẹrọ semikondokito ti o da lori ohun alumọni ti di olokiki, ati awọn ohun elo semikondokito iran-kẹta ti o jẹ aṣoju nipasẹ ohun alumọni carbide (SiC) ti di ile-iṣẹ ni kutukutu. Lati oju wiwo iṣẹ ohun elo, ohun alumọni carbide ni awọn akoko 3 iwọn aafo band ti ohun elo ohun alumọni, awọn akoko 10 pataki didenukole agbara aaye ina, awọn akoko 3 igbona elekitiriki, nitorinaa awọn ẹrọ agbara ohun alumọni jẹ o dara fun igbohunsafẹfẹ giga, titẹ giga, iwọn otutu giga ati awọn ohun elo miiran, iranlọwọ lati mu ilọsiwaju daradara ati iwuwo agbara ti awọn eto itanna agbara.
Ni bayi, SiC diodes ati SiC MOSFETs ti maa gbe lọ si ọja, ati pe awọn ọja ti o dagba diẹ sii wa, laarin eyiti awọn diodes SiC ti wa ni lilo pupọ dipo awọn diodes orisun silikoni ni awọn aaye kan nitori pe wọn ko ni anfani ti idiyele gbigba pada; SiC MOSFET tun jẹ lilo diẹdiẹ ni adaṣe, ibi ipamọ agbara, opoplopo gbigba agbara, fọtovoltaic ati awọn aaye miiran; Ni aaye ti awọn ohun elo adaṣe, aṣa ti modularization n di olokiki siwaju ati siwaju sii, iṣẹ giga ti SiC nilo lati gbẹkẹle awọn ilana iṣakojọpọ ti ilọsiwaju lati ṣaṣeyọri, ni imọ-ẹrọ pẹlu lilẹmọ ikarahun ti o dagba bi akọkọ, ọjọ iwaju tabi si idagbasoke lilẹ ṣiṣu, awọn abuda idagbasoke ti adani jẹ dara julọ fun awọn modulu SiC.
Iyara idinku idiyele Silicon carbide tabi kọja oju inu
Ohun elo ti awọn ohun elo ohun alumọni ohun alumọni jẹ pataki ni opin nipasẹ idiyele giga, idiyele ti SiC MOSFET labẹ ipele kanna jẹ awọn akoko 4 ti o ga ju ti Si orisun IGBT, eyi jẹ nitori ilana ti ohun alumọni carbide jẹ eka, ninu eyiti idagba ti okuta moto kan ati epitaxial kii ṣe lile nikan lori agbegbe, ṣugbọn oṣuwọn idagbasoke jẹ o lọra, ati sisẹ kirisita kan ṣoṣo sinu sobusitireti gbọdọ lọ nipasẹ gige ati ilana. Da lori awọn abuda ohun elo tirẹ ati imọ-ẹrọ iṣelọpọ ti ko dagba, ikore ti sobusitireti ile ko kere ju 50%, ati ọpọlọpọ awọn ifosiwewe yori si sobusitireti giga ati awọn idiyele epitaxial.
Bibẹẹkọ, akopọ idiyele ti awọn ohun elo ohun alumọni ohun alumọni ati awọn ohun elo ti o da lori ohun alumọni jẹ idakeji diametrically, awọn sobusitireti ati awọn idiyele epitaxial ti iroyin ikanni iwaju fun 47% ati 23% ti gbogbo ẹrọ ni atele, lapapọ nipa 70%, apẹrẹ ẹrọ, iṣelọpọ ati awọn ọna asopọ lilẹ ti akọọlẹ ikanni ẹhin fun 30% nikan, idiyele iṣelọpọ ti awọn ohun elo ti o da lori ohun alumọni jẹ ifọkansi nipataki ti awọn ohun elo ti o da lori ohun alumọni% 5% ni ipilẹ ti iṣelọpọ ti awọn ohun elo 5% ti iṣelọpọ. iye owo awọn iroyin fun nikan 7%. Iyanu ti iye ti ẹwọn ile-iṣẹ ohun alumọni carbide lodindi tumọ si pe awọn aṣelọpọ epitaxy sobusitireti ti oke ni ẹtọ lati sọrọ, eyiti o jẹ bọtini si ifilelẹ ti awọn ile-iṣẹ ile ati ajeji.
Lati oju wiwo agbara lori ọja, idinku idiyele ti ohun alumọni carbide, ni afikun si imudarasi ohun alumọni carbide gun gara ati ilana slicing, ni lati faagun iwọn wafer, eyiti o tun jẹ ọna ti ogbo ti idagbasoke semikondokito ni iṣaaju, data Wolfspeed fihan pe igbesoke sobusitireti ohun alumọni lati 6 inches si 8 inches, iṣelọpọ ërún ti o pe le pọ si nipasẹ 80% -90. Le din iye owo apapọ apapọ nipasẹ 50%.
2023 ni a mọ ni “8-inch SiC ni ọdun akọkọ”, ni ọdun yii, awọn aṣelọpọ ohun alumọni ohun alumọni ti ilu ati ajeji n ṣe iyara awọn ipilẹ ti ohun alumọni ohun alumọni 8-inch, gẹgẹ bi idoko-owo irikuri Wolfspeed ti 14.55 bilionu owo dola Amerika fun imugboroosi iṣelọpọ ohun alumọni carbide, apakan pataki eyiti o jẹ ikole ti 8-inch SiC sobusitireti ohun ọgbin, Lati rii daju pe ọjọ iwaju ipese ti awọn ile-iṣẹ iṣelọpọ irin 200 ti SiC. Tianyue To ti ni ilọsiwaju ti inu ati Tianke Heda tun ti fowo si awọn adehun igba pipẹ pẹlu Infineon lati pese awọn sobusitireti ohun alumọni silikoni 8-inch ni ọjọ iwaju.
Bibẹrẹ lati ọdun yii, ohun alumọni carbide yoo yara lati 6 inches si 8 inches, Wolfspeed nireti pe nipasẹ 2024, iye owo chirún kuro ti 8 inches sobusitireti akawe si iye owo chirún kuro ti 6 inches sobusitireti ni ọdun 2022 yoo dinku nipasẹ diẹ sii ju 60%, ati idinku idiyele yoo ṣii ọja ohun elo siwaju sii, Ji Bond Consulting data tokasi. Ipin ọja lọwọlọwọ ti awọn ọja 8-inch ko kere ju 2%, ati pe ipin ọja ni a nireti lati dagba si bii 15% nipasẹ ọdun 2026.
Ni otitọ, oṣuwọn idinku ninu idiyele ti ohun alumọni carbide sobusitireti le kọja ero inu ọpọlọpọ eniyan, ipese ọja lọwọlọwọ ti sobusitireti 6-inch jẹ 4000-5000 yuan / nkan, ni akawe pẹlu ibẹrẹ ti ọdun ti ṣubu pupọ, a nireti lati ṣubu ni isalẹ 4000 yuan ni ọdun to nbọ, o tọ lati ṣe akiyesi pe diẹ ninu awọn aṣelọpọ ni lati le gba idiyele ọja ti o wa ni isalẹ, idiyele ọja ti o dinku, idiyele ọja ti o wa ni isalẹ ni isalẹ. ogun, nipataki ogidi ninu awọn ohun alumọni carbide sobusitireti ipese ti a jo to ni kekere-foliteji aaye, abele ati ajeji awọn olupese ti wa ni aggressively jù gbóògì agbara, tabi jẹ ki awọn ohun alumọni carbide sobusitireti oversupply ipele sẹyìn ju riro.
Akoko ifiweranṣẹ: Jan-19-2024