Кремний карбид белән таныштыру
Кремний карбид (SiC) - углерод һәм кремнийдан торган ярымүткәргеч материал, ул югары температура, югары ешлык, югары көч һәм югары көчәнеш җайланмалары ясау өчен идеаль материалларның берсе. Традицион кремний материалы (Si) белән чагыштырганда, кремний карбидының тасма аермасы кремнийныкыннан 3 тапкырга күбрәк. Rылылык үткәрүчәнлеге кремнийныкыннан 4-5 тапкыр күбрәк; Ватылу көчәнеше кремнийдан 8-10 тапкыр күбрәк; Электрон туендыру тизлеге кремнийдан 2-3 тапкырга артыграк, ул заманча сәнәгатьнең югары көч, югары көчәнеш һәм югары ешлык ихтыяҗларын канәгатьләндерә. Ул, нигездә, югары тизлекле, югары ешлыклы, югары көчле һәм яктылык җибәрүче электрон компонентлар җитештерү өчен кулланыла. Агымдагы куллану өлкәләренә акыллы челтәр, яңа энергия машиналары, фотовольта җил көче, 5G элемтә һ.б. керә, кремний карбид диодлары һәм MOSFETлар коммерциядә кулланылган.
Temperatureгары температурага каршы тору. Кремний карбидының полоса аермасы киңлеге кремнийныкыннан 2-3 тапкыр, электроннар югары температурада күчү җиңел түгел, һәм югары эш температурасына каршы тора ала, һәм кремний карбидының җылылык үткәрүчәнлеге кремнийныкыннан 4-5 тапкыр, җайланманың җылылык таралуын җиңеләйтү һәм эш температурасы чикләнү. Temperatureгары температурага каршы тору су тыгызлыгын сизелерлек арттырырга мөмкин, шул ук вакытта суыту системасына таләпләрне киметеп, терминалны җиңелрәк һәм кечерәк итә.
Highгары басымга каршы торыгыз. Кремний карбидының өзелгән электр кыры көче кремнийныкыннан 10 тапкырга күбрәк, ул югары көчәнешләргә каршы тора ала һәм югары көчәнешле җайланмалар өчен кулайрак.
Frequгары ешлыкка каршы тору. Кремний карбид кремнийныкыннан ике тапкыр туенган электрон дрифт ставкасына ия, нәтиҗәдә ябу процессында ток койрыгы юк, бу җайланманың күчү ешлыгын эффектив яхшырта һәм җайланманың миниатюризациясен тормышка ашыра ала.
Түбән энергия югалту. Кремний материалы белән чагыштырганда, кремний карбидның каршылыгы бик түбән һәм югалту аз. Шул ук вакытта, кремний карбидының киң диапазонлы киңлеге агып торган токны һәм көч югалтуын киметә. Моннан тыш, кремний карбид җайланмасы ябылу процессында хәзерге эзләнү күренешенә ия түгел, һәм күчү югалту аз.
Кремний карбид индустриясе чылбыры
Бу, нигездә, субстрат, эпитакси, җайланма дизайны, җитештерү, мөһерләү һ.б. Кремний карбид материалдан ярымүткәргеч электр җайланмасына кадәр бер кристалл үсешен, ингот кисү, эпитаксиаль үсеш, вафер дизайны, җитештерү, төрү һәм башка процессларны кичерәчәк. Кремний карбид порошогы синтезланганнан соң, башта кремний карбид инготы ясала, аннары кремний карбид субстратын кисү, тарту һәм бизәү ярдәмендә эпитаксиаль таблица эпитаксиаль үсеш белән алына. Эпитаксиаль вафин литография, эфир, ион имплантациясе, металл пассивация һәм башка процесслар аша кремний карбидыннан ясалган, вафат киселгән, җайланма пакетланган, һәм җайланма махсус кабыкка кушылып, модульгә җыелган.
Тармак чылбырының югары агымы: субстрат - кристалл үсеше - төп процесс бәйләнеше
Кремний карбид субстраты кремний карбид җайланмалары бәясенең якынча 47% тәшкил итә, иң югары җитештерү техник киртәләр, иң зур кыйммәт, киләчәктә SiC индустриализациясенең үзәге булып тора.
Электрохимик милек аермалары күзлегеннән караганда, кремний карбид субстрат материалларын үткәргеч субстратларга (каршылык өлкәсе 15 ~ 30мΩ · см) һәм ярым изоляцияләнгән субстратларга (каршылык 105Ω · смнан югарырак) бүләргә мөмкин. Бу ике төр субстратлар эпитаксиаль үсештән соң электр җайланмалары һәм радио ешлык җайланмалары кебек дискрет җайланмалар җитештерү өчен кулланыла. Алар арасында ярым изоляцияләнгән кремний карбид субстраты, нигездә, галий нитрид RF җайланмалары, фотоэлектр җайланмалары һ.б. җитештерүдә кулланыла. Ярым изоляцияләнгән СИС субстратында ган эпитаксиаль катламны үстереп, эпитаксиаль тәлинкә әзерләнә, аны HEMT ган изо-нитрид RF җайланмаларына әзерләп була. Кондуктив кремний карбид субстраты, нигездә, электр приборлары җитештерүдә кулланыла. Традицион кремний энергия җайланмасы җитештерү процессыннан аермалы буларак, кремний карбид электр җайланмасы турыдан-туры кремний карбид субстратында ясалмый, кремний карбид эпитаксиаль катламы кремний карбид эпитаксиаль таблицасын һәм эпитаксиаль таблицаны алу өчен үткәргеч субстратта үстерелергә тиеш. катлам Шоттки диодында, MOSFET, IGBT һәм башка электр җайланмаларында җитештерелә.
Кремний карбид порошогы югары чисталыклы углерод порошогыннан һәм югары чисталык кремний порошогыннан синтезланган, һәм төрле температура кремний карбид инготасы махсус температура кырында үстерелгән, аннары кремний карбид субстраты берничә эшкәртү процессы аша җитештерелгән. Төп процесс үз эченә ала:
Чимал синтезы: purгары чисталык кремний порошогы + тонер формула буенча кушыла, һәм реакция реакция камерасында 2000 ° C-тан югары температура шартларында кремний карбид кисәкчәләрен махсус кристалл тибы һәм кисәкчәләре белән синтезлау өчен башкарыла. зурлыгы. Аннары, югары чисталык кремний карбид порошогы чималы таләпләрен канәгатьләндерү өчен, скринклау, чистарту һәм башка процесслар аша.
Бәллүр үсеш - кремний карбид субстратының төп процессы, ул кремний карбид субстратының электр үзлекләрен билгели. Хәзерге вакытта кристалл үсешенең төп ысуллары - физик парларны күчерү (PVT), югары температуралы химик пар парламенты (HT-CVD) һәм сыек фаз эпитакси (LPE). Алар арасында, PVT ысулы - SiC субстратының коммерция үсеше өчен төп ысул, иң югары техник өлгерү һәм инженериядә иң киң кулланылган.
SiC субстратын әзерләү авыр, аның югары бәясенә китерә
Температура кырын контрольдә тоту авыр: Si кристалл таякның үсүе 1500 needs кирәк, ә SiC кристалл таягы 2000 above өстендә югары температурада үсәргә тиеш, һәм 250 дән артык SiC изомеры бар, ләкин төп 4H-SiC бер кристалл структурасы. Электр җайланмалары җитештерү, төгәл контроль булмаса, башка кристалл структураларын алачак. Моннан тыш, кристаллдагы температура градиенты SiC сублимация күчерү тизлеген һәм кристалл интерфейсындагы газ атомнарының аранжировкасын һәм үсеш режимын билгели, бу кристалл үсеш темпына һәм кристалл сыйфатына тәэсир итә, шуңа күрә системалы температура кырын формалаштырырга кирәк. контроль технология. Si материаллары белән чагыштырганда, SiC җитештерүендәге аерма шулай ук югары температура процессларында, мәсәлән, югары температуралы ион имплантациясе, югары температураның оксидлашуы, югары температураның активлашуы, һәм бу югары температура процесслары таләп иткән каты маска процессы.
Акрын кристалл үсеше: Si кристалл таякның үсеш темплары 30 ~ 150 мм / сә кадәр җитә ала, һәм 1-3 м кремний кристалл таяк җитештерү 1 көнгә якын вакыт ала; Мисал өчен PVT ысулы белән SiC кристалл таягы, үсеш темплары якынча 0,2-0,4 мм / с, 3-6смнан кимрәк үсү өчен 7 көн, үсеш темплары кремний материалының 1% тан ким түгел, җитештерү куәте гаять зур чикләнгән.
Productгары продукт параметрлары һәм түбән уңыш: SiC субстратының төп параметрларына микротубул тыгызлыгы, дислокация тыгызлыгы, каршылык, сугыш бите, өслекнең тупаслыгы һ.б. керә, ябык югары температуралы камерада атомнарны тәртипкә китерү һәм тулы кристалл үсеше, параметр индексларын контрольдә тотканда.
Материалның каты катылыгы, биеклеге, озын кисү вакыты һәм югары киеме бар: SiC Mohs катылыгы 9,25 бриллианттан соң икенче урында тора, бу кисү, тарту һәм бизәү кыенлыгының сизелерлек артуына китерә, һәм якынча 120 сәгать вакыт ала. 3см калынлыктагы 35-40 кисәк кисегез. Моннан тыш, SiC-ның югары бриттлылыгы аркасында, вафер эшкәртү киеме күбрәк булачак, һәм чыгару коэффициенты якынча 60% тәшкил итә.
Trendсеш тенденциясе: Размерның артуы + бәянең төшүе
Глобаль SiC базары 6 дюймлы җитештерү линиясе өлгерә, әйдәп баручы компанияләр 8 дюймлы базарга керделәр. Эчке үсеш проектлары нигездә 6 дюйм. Хәзерге вакытта, күпчелек эчке компанияләр һаман да 4 дюймлы җитештерү линияләренә нигезләнгән булсалар да, тармак 6 дюймга кадәр киңәя бара, 6 дюймлы җиһаз технологиясе җитлеккәнлектән, эчке SiC субстрат технологиясе дә әкренләп икътисадны яхшырта. зур күләмле җитештерү линияләренең масштабы чагылдырылачак, һәм хәзерге эчке 6 дюймлы масса җитештерү вакыты 7 елга кадәр кимеде. Зуррак вафер зурлыгы бер фишкалар санын арттырырга, уңыш җитештерүчәнлеген яхшыртырга һәм кыр чипларының өлешен киметергә мөмкин, һәм тикшеренүләр, эшләнмәләр бәясе һәм уңыш югалту якынча 7% сакланыр, шуның белән вафер яхшырыр. куллану.
Deviceайланма дизайнында әле күп кыенлыклар бар
SiC диодын коммерцияләштерү әкренләп яхшыра, хәзерге вакытта, берничә җитештерүче SiC SBD продуктларын эшләделәр, урта һәм югары көчәнешле SiC SBD продуктлары тотрыклылыкка ия, OBC машинасында, SiC SBD + SI IGBT куллану тотрыклылыкка ирешү өчен. агым тыгызлыгы. Хәзерге вакытта Кытайда SiC SBD продуктларының патент дизайнында бернинди киртәләр дә юк, һәм чит илләр белән аерма аз.
SiC MOS әле күп кыенлыклар кичерә, SiC MOS белән чит ил җитештерүчеләре арасында аерма бар, һәм тиешле җитештерү платформасы әле төзелә. Хәзерге вакытта ST, Infineon, Rohm һәм башка 600-1700V SiC MOS массакүләм җитештерүгә ирештеләр һәм күп җитештерү сәнәгате белән кул куйдылар һәм җибәрделәр, хәзерге SiC MOS дизайны нигездә тәмамланган, берничә дизайн җитештерүчеләре fabs белән эшли вафер агымы этапы, һәм соңрак клиентларны тикшерү әле күпмедер вакыт кирәк, шуңа күрә зур масштаблы коммерцияләштерүдән әле күп вакыт бар.
Хәзерге вакытта планар структура - төп сайлау, һәм окоп тибы киләчәктә югары басымлы кырда киң кулланыла. Планар структура SiC MOS җитештерүчеләре бик күп, планар структурасы трюк белән чагыштырганда җирле өзелү проблемаларын чыгару җиңел түгел, эшнең тотрыклылыгына тәэсир итә, 1200Втан түбән базарда куллану бәясе киң, һәм планар структурасы чагыштырмача җитештерү ахырында гади, җитештерүчәнлекне һәм бәяне контрольдә тоту өчен ике аспект. Грив җайланмасы бик түбән паразитик индуктивлык, тиз күчү тизлеге, аз югалту һәм чагыштырмача югары җитештерүчәнлек өстенлекләренә ия.
2 - SiC вафер яңалыклары
Кремний карбид базары җитештерү һәм сату үсеше, тәэмин итү белән сорау арасындагы структур тигезсезлеккә игътибар итегез
Highгары ешлыклы һәм югары көчле электроникага базар ихтыяҗының тиз үсүе белән, кремний нигезендәге ярымүткәргеч җайланмаларның физик чикләнеше әкренләп күренде, һәм кремний карбид (SiC) белән күрсәтелгән өченче буын ярымүткәргеч материаллары әкренләп күренде. индустриальләшә. Материаль эш күзлегеннән караганда, кремний карбид кремний материалның полосалар арасындагы киңлектән 3 тапкыр, критик ватылу электр кыры көченнән 10 тапкыр, җылылык үткәрүчәнлегеннән 3 тапкыр, шуңа күрә кремний карбид электр җайланмалары югары ешлык, югары басым өчен яраклы, югары температура һәм башка кушымталар, электрон системаларның эффективлыгын һәм көч тыгызлыгын күтәрергә булышалар.
Хәзерге вакытта SiC диодлары һәм SiC MOSFETлар акрынлап базарга күчтеләр, һәм җитлеккән продуктлар бар, алар арасында SiC диодлары кремний нигезендәге диодлар урынына киң кулланыла, чөнки кире торгызу корылмасы өстенлеге юк; SiC MOSFET шулай ук акрынлап автомобильдә, энергия саклауда, корылма өеме, фотоволтаик һәм башка өлкәләрдә кулланыла; Автомобиль кушымталары өлкәсендә модульләштерү тенденциясе көннән-көн күренеп бара, SiC-ның югары күрсәткечләренә ирешү өчен алдынгы төрү процессларына таянырга кирәк, техник яктан чагыштырмача җитлеккән кабык мөһере белән, төп агым, киләчәк яки пластик мөһер үсешенә. , аның махсуслаштырылган үсеш характеристикалары SiC модуллары өчен кулайрак.
Кремний карбид бәясе төшү тизлеге яки хыялдан тыш
Кремний карбид җайланмаларын куллану, нигездә, югары бәя белән чикләнә, шул ук дәрәҗәдәге SiC MOSFET бәясе Si нигезендәге IGBTныкыннан 4 тапкырга югарырак, чөнки кремний карбид процессы катлаулы, үсештә. бер кристалл һәм эпитаксиаль әйләнә-тирә мохиткә кырыс кына түгел, үсеш темплары да әкрен, һәм субстратка бер кристалл эшкәртү кисү һәм бизәү процессын үтәргә тиеш. Materialз материаль характеристикасына һәм өлгермәгән эшкәртү технологиясенә нигезләнеп, эчке субстратның уңышы 50% тан ким түгел, һәм төрле факторлар югары субстрат һәм эпитаксиаль бәяләргә китерәләр.
Ләкин, кремний карбид җайланмаларының һәм кремний нигезендәге җайланмаларның бәясе составы капма-каршы, алгы каналның субстрат һәм эпитаксиаль чыгымнары тиешенчә 47% һәм 23% тәшкил итә, барлыгы 70%, җайланма дизайны, җитештерү һәм арткы каналның мөһер сылтамалары 30% тәшкил итә, кремний нигезендәге җайланмаларның җитештерү бәясе, нигездә, арткы каналның вафер җитештерүендә тупланган, якынча 50%, субстрат бәясе 7% тәшкил итә. Кремний карбид сәнәгате чылбырының кыйммәтлеге феномены, агымдагы субстрат эпитакси җитештерүчеләрнең төп сөйләшү хокукына ия булуын аңлата, бу эчке һәм чит ил предприятияләренең ачкычы.
Базардагы динамик күзлектән караганда, кремний карбид бәясен киметү, кремний карбид озын кристалл һәм кисү процессын яхшыртудан тыш, ярымүткәргеч үсешнең җитлеккән юлы булган вафин күләмен киңәйтү, Wolfspeed мәгълүматлары кремний карбид субстратының 6 дюймнан 8 дюймга кадәр күтәрелүен, квалификацияле чип җитештерүнең 80% -90% ка артуын һәм уңышны яхшыртырга булышуын күрсәтә. Берләштерелгән берәмлек бәясен 50% ка киметергә мөмкин.
2023 "8 дюймлы SiC беренче ел" буларак билгеле, быел эчке һәм чит ил кремний карбид җитештерүчеләре кремний карбид җитештерүне киңәйтү өчен Вольфспидның 14,55 миллиард АКШ доллары инвестициясе кебек 8 дюймлы кремний карбидын урнаштыруны тизләтәләр, аның мөһим өлеше - 8 дюймлы SiC субстрат җитештерү заводы төзелеше, киләчәктә 200 мм SiC ялан металл белән тәэмин итүне тәэмин итү; Эчке Tianyue Advanced һәм Tianke Heda шулай ук Infineon белән киләчәктә 8 дюймлы кремний карбид субстратлары белән тәэмин итү турында озак вакытлы килешүләр төзеде.
Бу елдан кремний карбид 6 дюймнан 8 дюймга кадәр тизләнәчәк, Вольфспид 2024 елга 8 дюйм субстратның берәмлек чип бәясе 2022 елда 6 дюйм субстратның берәмлек чип бәясе белән чагыштырганда 60% тан артыр дип көтә. Jiи Бонд Консалтинг тикшеренү мәгълүматлары күрсәткәнчә, бәяләр төшүе кушымта базарын тагын да ачачак. 8 дюймлы продуктларның хәзерге базар өлеше 2% тан ким түгел, һәм 2026 елга базар өлеше якынча 15% ка кадәр үсәр дип көтелә.
Чынлыкта, кремний карбид субстратының бәясе төшү темплары күпләрнең хыялыннан артып китәргә мөмкин, 6 дюймлы субстратның хәзерге базар тәкъдиме 4000-5000 юань / кисәк, ел башы белән чагыштырганда күп төште. киләсе елда 4000 юаньдан түбән төшәр дип көтелә, шуны әйтергә кирәк: кайбер җитештерүчеләр беренче базарны алу өчен сату бәясен түбән бәягә төшерделәр, бәяләр сугышы моделен ачтылар, нигездә кремний карбид субстратында тупланган. Аз вольтлы кырда тәэмин итү чагыштырмача җитәрлек, эчке һәм чит ил җитештерүчеләре агрессив рәвештә җитештерү куәтен киңәйтәләр, яисә кремний карбид субстратын күз алдына китергәннән алда арттырырга рөхсәт итәләр.
Пост вакыты: 19-2024 гыйнвар