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 koju awọn iwọn otutu ti n ṣiṣẹ ti o ga julọ, ati imunadoko gbona ti ohun alumọni carbide jẹ awọn akoko 4-5 ti ohun alumọni, ṣiṣe awọn ẹrọ ooru wọbia rọrun ati awọn iye iwọn otutu ṣiṣẹ ga.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 kekere lori-pipadanu.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 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 ni akọkọ ni iṣelọpọ awọn ẹrọ agbara.Yatọ si ilana iṣelọpọ ohun alumọni ti aṣa, ohun elo ohun alumọni carbide ko le ṣe taara lori sobusitireti ohun alumọni carbide, Layer epitaxial silikoni nilo lati dagba lori sobusitireti conductive lati gba iwe ohun alumọni carbide epitaxial, ati epitaxial. Layer 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 alumọni ohun elo mimọ + toner ti dapọ ni ibamu si agbekalẹ, ati pe a ṣe ifasẹyin ni iyẹwu ifasẹyin labẹ ipo iwọn otutu ti o ga ju 2000 ° C lati ṣapọpọ awọn patikulu carbide ohun alumọni pẹlu iru gara pato ati patiku iwọn.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
Iṣakoso aaye iwọn otutu nira: Si idagbasoke opa gara nikan nilo 1500 ℃, lakoko ti opa SiC yẹ ki o dagba ni iwọn otutu giga ju 2000 ℃, ati pe o wa diẹ sii ju awọn isomers SiC 250, ṣugbọn ipilẹ 4H-SiC akọkọ kristali kan fun isejade ti awọn ẹrọ agbara, ti o ba ko kongẹ Iṣakoso, yoo gba miiran gara ẹya.Ni afikun, iwọn otutu iwọn otutu ni crucible pinnu idiyele 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 dagba aaye iwọn otutu eto eto. imọ ẹrọ iṣakoso.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 ọpá pẹlu ọna PVT gẹgẹbi apẹẹrẹ, oṣuwọn idagba jẹ nipa 0.2-0.4mm / h, awọn ọjọ 7 lati dagba kere ju 3-6cm, idagba idagba jẹ kere ju 1% ti ohun elo ohun alumọni, agbara iṣelọpọ jẹ lalailopinpin. lopin.
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 pipade ati idagbasoke kristali pipe, lakoko iṣakoso awọn atọka paramita.
Ohun elo naa ni líle giga, brittleness giga, akoko gige gigun ati yiya giga: lile SiC Mohs 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 35-40 ona ti a 3cm nipọn ingot.Ni afikun, nitori brittleness giga ti SiC, yiya sisẹ wafer yoo jẹ diẹ sii, ati ipin ti o wujade jẹ 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 bayi, botilẹjẹpe ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ inu ile tun da lori awọn laini iṣelọpọ 4-inch, ṣugbọn ile-iṣẹ naa n pọ si ni diėdiẹ si 6-inch, pẹlu idagbasoke ti imọ-ẹrọ ohun elo 6-inch, imọ-ẹrọ sobusitireti ile SiC tun n ṣe ilọsiwaju awọn eto-ọrọ aje ti iwọn ti awọn laini iṣelọpọ iwọn nla yoo ṣe afihan, ati aafo akoko iṣelọpọ ibi-nla 6-inch lọwọlọwọ ti dín 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 jẹ itọju ni iwọn 7%, nitorinaa imudarasi wafer. iṣamulo.
Awọn iṣoro pupọ tun wa ninu apẹrẹ ẹrọ
Iṣowo ti SiC diode ti wa ni ilọsiwaju diẹdiẹ, ni bayi, nọmba kan ti awọn aṣelọpọ ile ti ṣe apẹrẹ awọn ọja SiC SBD, alabọde ati giga foliteji SiC SBD awọn ọja ni iduroṣinṣin to dara, ninu ọkọ OBC, lilo SiC SBD + SI IGBT lati ṣe aṣeyọri iduroṣinṣin. lọwọlọwọ iwuwo.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.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 aṣelọpọ apẹrẹ n ṣiṣẹ pẹlu awọn fabs ni ipele ṣiṣan wafer, ati iṣeduro alabara nigbamii nilo akoko diẹ, nitorinaa akoko pipẹ tun wa lati iṣowo nla-nla.
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 olupese jẹ ọpọlọpọ, 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 iye ohun elo lọpọlọpọ, ati pe eto eto jẹ ibatan. o rọrun ni ipari iṣelọpọ, lati pade iṣelọpọ ati iṣakoso idiyele awọn aaye 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) ni diėdiė. di ile-iṣẹ.Lati oju iwoye iṣẹ ohun elo, ohun alumọni ohun alumọni ni awọn akoko 3 iwọn aafo iwọn 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 ti o ga ati awọn ohun elo miiran, ṣe iranlọwọ lati mu iṣẹ ṣiṣe 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 rẹ 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 eyiti o ni opin nipasẹ idiyele giga, idiyele SiC MOSFET labẹ ipele kanna jẹ awọn akoko 4 ti o ga ju ti IGBT orisun Si, eyi jẹ nitori ilana ti ohun alumọni carbide jẹ eka, ninu eyiti idagba ti kirisita kan ati epitaxial kii ṣe lile nikan lori agbegbe, ṣugbọn tun oṣuwọn idagba lọra, ati sisẹ kirisita kan ṣoṣo sinu sobusitireti gbọdọ lọ nipasẹ gige ati ilana didan.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 dimetrically, sobusitireti ati awọn idiyele epitaxial ti ikanni iwaju jẹ iroyin fun 47% ati 23% ti gbogbo ẹrọ ni atele, lapapọ nipa 70%, apẹrẹ ẹrọ, iṣelọpọ ati awọn ọna asopọ lilẹ ti iroyin ikanni ẹhin fun 30% nikan, idiyele iṣelọpọ ti awọn ohun elo ti o da lori ohun alumọni jẹ ogidi ni iṣelọpọ wafer ti ikanni ẹhin nipa 50%, ati pe iye owo sobusitireti jẹ 7% nikan.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 ti o ni 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 ogbo ti idagbasoke semikondokito ni iṣaaju, Awọn data Wolfspeed fihan pe igbesoke sobusitireti ohun alumọni lati awọn inṣi 6 si awọn inṣi 8, iṣelọpọ ërún ti o pe le pọ si nipasẹ 80% -90%, ati ṣe iranlọwọ lati mu ikore dara sii.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 ile ati ajeji n ṣe iyara awọn ifilelẹ 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, ohun pataki ara ti eyi ti o jẹ awọn ikole ti 8-inch SiC sobusitireti ẹrọ ọgbin, Lati rii daju ojo iwaju ipese ti 200 mm SiC igboro irin si awọn nọmba kan ti ile ise;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 awọn inṣi 6 si awọn inṣi 8, Wolfspeed nireti pe nipasẹ 2024, iye owo chirún ẹyọkan ti sobusitireti 8 inches ni akawe si iye owo chirún ẹyọ ti 6 inṣi sobusitireti ni ọdun 2022 yoo dinku nipasẹ diẹ sii ju 60% , ati idinku iye owo yoo ṣii siwaju sii ọja ohun elo, Ji Bond Consulting data iwadi tọka si.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 ọdun ti ṣubu pupọ, jẹ nireti lati ṣubu ni isalẹ 4000 yuan ni ọdun to nbọ, o tọ lati ṣe akiyesi pe diẹ ninu awọn aṣelọpọ lati le gba ọja akọkọ, ti dinku idiyele tita si laini idiyele ti o wa ni isalẹ, Ṣii awoṣe ti ogun idiyele, ni akọkọ ogidi ninu sobusitireti ohun alumọni carbide Ipese ti ni iwọn to ni aaye kekere-foliteji, awọn aṣelọpọ ile ati ajeji n pọ si ni agbara iṣelọpọ agbara, tabi jẹ ki ohun alumọni carbide apọju ipele ni iṣaaju ju airotẹlẹ lọ.
Akoko ifiweranṣẹ: Jan-19-2024