Aféierung zu Siliziumkarbid
Silicon Carbide (SiC) ass e Compound Halbleitermaterial aus Kuelestoff a Silizium, wat ee vun den ideale Materialien ass fir héich Temperaturen, Héichfrequenz, Héichkraaft an Héichspannungsapparater ze maachen.Am Verglach mam traditionelle Siliziummaterial (Si) ass d'Bandspalt vu Siliziumkarbid 3 Mol dee vu Silizium.D'thermesch Konduktivitéit ass 4-5 Mol déi vu Silizium;D'Decompte Spannung ass 8-10 Mol déi vu Silizium;D'elektronesch Sättigungsdriftrate ass 2-3 Mol dee vu Silizium, wat de Bedierfnesser vun der moderner Industrie fir héich Kraaft, Héichspannung an Héichfrequenz entsprécht.Et ass haaptsächlech fir d'Produktioun vun héich-Vitesse, héich-Frequenz, héich-Muecht a Liicht-emitting elektronesch Komponente benotzt.D'Downstream Applikatioun Felder enthalen Smart Gitter, nei Energie Gefierer, Photovoltaik Wandkraaft, 5G Kommunikatioun, etc. Silicon Carbide Dioden a MOSFETs goufen kommerziell applizéiert.
Héich Temperatur Resistenz.D'Band Spalt Breet vun Silicium Carbide ass 2-3 Mol déi vun Silizium, d'Elektronen sinn net einfach ze Iwwergank bei héijen Temperaturen, a kënne méi héich Betribssystemer Temperaturen widderstoen, an der thermesch Leit vun Silicon Carbide ass 4-5 Mol déi vun Silizium, mécht den Apparat Hëtzt dissipation méi einfach an der Limite Betribssystemer Temperatur méi héich.Déi héich Temperaturresistenz kann d'Kraaftdicht wesentlech erhéijen, während d'Ufuerderunge vum Killsystem reduzéiert ginn, wat den Terminal méi hell a méi kleng mécht.
Héich Drock widderstoen.D'Decompte elektresch Feldstäerkt vu Siliziumkarbid ass 10 Mol déi vum Silizium, wat méi héich Spannungen widderstoen kann a méi gëeegent ass fir Héichspannungsapparater.
Héich Frequenz Resistenz.Siliziumkarbid huet e gesättigte Elektronendriftrate zweemol dee vum Silizium, wat zu der Verontreiung vu Stroumstéck während dem Ausschaltprozess resultéiert, wat d'Schaltfrequenz vum Apparat effektiv verbesseren kann an d'Miniaturiséierung vum Apparat realiséieren.
Niddereg Energieverloscht.Am Verglach mam Siliziummaterial huet Siliziumkarbid ganz niddereg Resistenz a wéineg On-Verloscht.Zur selwechter Zäit reduzéiert déi héich Band-Lück Breet vu Siliziumkarbid de Leckstroum an de Kraaftverloscht staark.Zousätzlech huet de Siliciumcarbid-Apparat keen aktuellen Trailing-Phänomen während dem Shutdown-Prozess, an de Schaltverloscht ass niddereg.
Silicon Carbide Industrie Kette
Et enthält haaptsächlech Substrat, Epitaxie, Apparat Design, Fabrikatioun, Versiegelung a sou weider.Siliciumcarbid aus dem Material zum Halbleiterkraaftapparat erliewen eenzel Kristallwachstum, Ingot-Schnëtt, Epitaxialwachstum, Wafer-Design, Fabrikatioun, Verpakung an aner Prozesser.No der Synthese vu Siliziumkarbidpulver gëtt d'Silisiumkarbidingot als éischt gemaach, an dann gëtt de Siliziumkarbidsubstrat duerch Schnëtt, Schleifen a Polieren kritt, an d'Epitaxialplack gëtt duerch Epitaxialwachstum kritt.Den epitaxialen Wafer ass aus Siliziumkarbid duerch Lithographie, Ätzen, Ionimplantatioun, Metallpassivatioun an aner Prozesser gemaach, de Wafer gëtt a Stierwen geschnidden, den Apparat ass verpackt, an den Apparat gëtt an eng speziell Schuel kombinéiert an an e Modul zesummegesat.
Upstream vun der Industriekette 1: Substrat - Kristallwachstum ass de Kärprozesslink
Silicon Carbide Substrat Konten fir ongeféier 47% vun de Käschte vun Silicon Carbide Apparater, déi héchste Fabrikatioun technesch Barrièren, de gréisste Wäert, ass de Kär vun der zukünfteg grouss-Skala Industrialiséierung vun SiC.
Aus der Perspektiv vun elektrochemeschen Eegeschafte Differenzen, Siliziumkarbid Substratmaterialien kënnen an konduktiv Substrate (Resistivitéitsregioun 15 ~ 30mΩ · cm) a semi-isoléiert Substrate (Resistivitéit méi héich wéi 105Ω · cm) opgedeelt ginn.Dës zwou Aarte vu Substrate gi benotzt fir diskret Geräter wéi Kraaftapparater a Radiofrequenzapparater respektiv nom epitaxiale Wuesstum ze fabrizéieren.Ënnert hinne gëtt semi-isoléiert Siliziumkarbidsubstrat haaptsächlech an der Fabrikatioun vu Galliumnitrid RF-Geräter, photoelektresch Geräter a sou weider benotzt.Andeems Dir gan epitaxial Schicht op semi-isoléierten SIC Substrat wuessen, gëtt d'sic epitaxial Plack virbereet, déi weider an HEMT gan Iso-Nitrid RF Apparater virbereet ka ginn.Konduktiv Siliziumkarbidsubstrat gëtt haaptsächlech an der Fabrikatioun vu Kraaftapparater benotzt.Anescht wéi den traditionelle Siliziumkraaftapparat Fabrikatiounsprozess, kann de Siliziumkarbid Kraaftapparat net direkt op de Siliziumkarbidsubstrat gemaach ginn, d'Silisiumkarbid-Epitaxialschicht muss op de konduktiven Substrat ugebaut ginn fir d'Silisiumkarbid-Epitaxialplack an d'Epitaxial ze kréien. Layer gëtt op der Schottky Diode, MOSFET, IGBT an aner Kraaftapparater hiergestallt.
Silicon Carbide Pudder gouf aus héich Rengheet Kuelestoff Pudder an héich Rengheet Silicon Pudder synthetiséiert, a verschiddene Gréisste vun Silicon Carbide Ingot goufen ënner speziellen Temperatur Terrain ugebaut, an dann Silicon Carbide Substrat duerch MÉI Veraarbechtung Prozesser produzéiert.De Kärprozess enthält:
Rohmaterialsynthese: Den High-Purity Siliconpulver + Toner gëtt gemëscht no der Formel, an d'Reaktioun gëtt an der Reaktiounskammer ënner der héijer Temperaturbedingung iwwer 2000 ° C duerchgefouert fir Siliziumkarbidpartikelen mat spezifesche Kristallart a Partikel ze synthetiséieren Gréisst.Dann duerch d'Kriibs, d'Screening, d'Botzen an aner Prozesser, fir d'Ufuerderunge vun héijer Rengheet Siliziumkarbidpulver Rohmaterial ze erfëllen.
Kristallwachstum ass de Kärprozess vun der Siliziumkarbid Substratfabrikatioun, wat d'elektresch Eegeschafte vum Siliziumkarbidsubstrat bestëmmt.Am Moment sinn d'Haaptmethoden fir de Kristallwachstum physesch Dampfertransfer (PVT), Héichtemperatur chemesch Dampdepositioun (HT-CVD) a Flëssegphase Epitaxie (LPE).Ënnert hinnen ass PVT Method déi Mainstream Method fir kommerziell Wuesstum vum SiC Substrat am Moment, mat der héchster technescher Reife an am meeschte verbreet am Ingenieur.
D'Virbereedung vum SiC Substrat ass schwéier, wat zu sengem héije Präis féiert
Temperaturfeld Kontroll ass schwéier: Si Kristallstab Wuesstum brauch nëmmen 1500 ℃, während SiC Kristallstab bei enger héijer Temperatur iwwer 2000 ℃ ugebaut muss ginn, an et gi méi wéi 250 SiC Isomeren, awer d'Haapt 4H-SiC Eenkristallstruktur fir d'Produktioun vu Kraaftapparater, wann net präzis Kontroll, kritt aner Kristallstrukturen.Zousätzlech bestëmmt d'Temperaturgradient an der Krees den Taux vum SiC-Sublimatiounstransfer an d'Arrangement a Wuesstumsmodus vu gasformen Atomer op der Kristallschnëtt, wat d'Kristallwachstumsquote an d'Kristallqualitéit beaflosst, sou datt et néideg ass e systematesch Temperaturfeld ze bilden Kontroll Technologie.Am Verglach mat Si-Materialien ass den Ënnerscheed an der SiC-Produktioun och an Héichtemperaturprozesser wéi Héichtemperatur-Ionimplantatioun, Héichtemperaturoxidatioun, Héichtemperaturaktivéierung, an den haarde Maskprozess, deen vun dësen Héichtemperaturprozesser erfuerderlech ass.
Luesen Kristallwachstum: de Wuesstumsquote vu Si Kristallstab kann 30 ~ 150mm / h erreechen, an d'Produktioun vun 1-3m Silicium Kristallstab dauert nëmmen ongeféier 1 Dag;SiC Kristallstab mat PVT Method als Beispill, de Wuesstumsrate ass ongeféier 0.2-0.4mm / h, 7 Deeg fir manner wéi 3-6cm ze wuessen, de Wuesstumsrate ass manner wéi 1% vum Siliziummaterial, d'Produktiounskapazitéit ass extrem limitéiert.
Héich Produktparameter a geréng Ausbezuele: d'Kärparameter vum SiC-Substrat enthalen d'Mikrotubule-Dicht, d'Dislokatiounsdicht, d'Resistivitéit, d'Kräizung, d'Uewerflächenrauheet, asw. iwwerdeems Kontroll Parameteren Index.
D'Material huet héich Härtheet, héich Brëtschegkeet, laang Schneidzäit an héich Verschleiung: SiC Mohs Härheet vun 9,25 ass zweet nëmmen op Diamant, wat zu enger wesentlecher Erhéijung vun der Schwieregkeet vum Ausschneiden, Schleifen a Polieren féiert, an et dauert ongeféier 120 Stonnen fir 35-40 Stécker vun engem 3cm décke Ingot schneiden.Zousätzlech, wéinst der héijer Bréchheet vu SiC, wäerte Waferveraarbechtungsverschleiung méi sinn, an d'Ausgabverhältnis ass nëmmen ongeféier 60%.
Entwécklung Trend: Gréisst Erhéijung + Präis erofgoen
Déi global SiC Maart 6-Zoll Volumen Produktiounslinn reift, a féierende Firmen sinn an den 8-Zoll Maart agaangen.Hausentwécklungsprojeten sinn haaptsächlech 6 Zoll.Am Moment, obwuel déi meescht Hausfirmen nach ëmmer op 4-Zoll Produktiounslinnen baséieren, awer d'Industrie erweidert sech lues a lues op 6-Zoll, mat der Reife vu 6-Zoll-Ënnerstëtzungstechnik Technologie, verbessert d'Haus SiC-Substrattechnologie och d'Wirtschaft lues a lues. Skala vun grouss-Gréisst Produktioun Linnen wäert reflektéiert ginn, an déi aktuell Gewalt 6-Zoll Mass Produktioun Zäit Spalt huet schmuel ze 7 Joer.Déi méi grouss Wafergréisst kann eng Erhéijung vun der Unzuel vun eenzelne Chips bréngen, d'Ausbezuelungsquote verbesseren an den Undeel vu Randchips reduzéieren, an d'Käschte fir Fuerschung an Entwécklung an Ausbezuelungsverloscht wäerte bei ongeféier 7% erhale bleiwen, an doduerch d'Wafer verbesseren Utilisatioun.
Et ginn nach vill Schwieregkeeten am Apparat Design
D'Kommerzialiséierung vu SiC Diode gëtt graduell verbessert, am Moment hunn eng Zuel vun Haushaltshersteller SiC SBD Produkter entwéckelt, mëttel- an Héichspannungs SiC SBD Produkter hu gutt Stabilitéit, am Gefier OBC, d'Benotzung vu SiC SBD + SI IGBT fir stabil z'erreechen aktuell Dicht.Am Moment sinn et keng Barrièren am Patentdesign vu SiC SBD Produkter a China, an de Gruef mat auslännesche Länner ass kleng.
SiC MOS huet nach ëmmer vill Schwieregkeeten, et gëtt nach ëmmer e Gruef tëscht SiC MOS an auslännesche Hiersteller, an déi entspriechend Fabrikatiounsplattform ass nach ëmmer am Bau.Am Moment hunn ST, Infineon, Rohm an aner 600-1700V SiC MOS Masseproduktioun erreecht a mat villen Fabrikatiounsindustrie ënnerschriwwen a verschéckt, während den aktuellen Haus SiC MOS Design am Fong ofgeschloss ass, eng Zuel vun Designhersteller schaffen mat Fabriken op der wafer Flux Etapp, a spéider Client Verifikatioun brauch nach e puer Zäit, also et ass nach eng laang Zäit aus grouss-Skala Kommerzialisatioun.
Am Moment ass d'planar Struktur d'Mainstream Wiel, an den Trench-Typ gëtt an der Zukunft vill am Héichdrockfeld benotzt.Planar Struktur SiC MOS Hiersteller si vill, d'planar Struktur ass net einfach lokal Decompte Probleemer am Verglach mat der Groove ze produzéieren, wat d'Stabilitéit vun der Aarbecht beaflosst, am Maart ënner 1200V huet eng breet Palette vun Uwendungswäert, an d'planar Struktur ass relativ einfach am Fabrikatiounsend, fir d'Fabrikabilitéit an d'Käschte Kontroll zwee Aspekter ze treffen.De Groove-Apparat huet d'Virdeeler vun extrem gerénger parasitärer Induktioun, séierer Schaltgeschwindegkeet, nidderegem Verloscht a relativ héijer Leeschtung.
2--SiC wafer Neiegkeeten
Silicon Carbide Maart Produktioun a Verkaf Wuesstem, oppassen op strukturell Ongläichgewiicht tëscht Offer an Nofro
Mat dem schnelle Wuesstum vun der Maartfuerderung fir Héichfrequenz- an Héichkraaft-Elektronik ass de physikalesche Limit-Flaschenhals vu Silizium-baséiert Halbleitergeräter lues a lues prominent ginn, an déi drëtt Generatioun Hallefleitmaterialien representéiert duerch Siliziumkarbid (SiC) hu graduell industrialiséiert ginn.Aus der Siicht vun der Materialleistung huet Siliziumkarbid 3 Mol d'Band Spalt Breet vum Siliziummaterial, 10 Mol de kriteschen Decompte elektresche Feldstäerkt, 3 Mol d'thermesch Konduktivitéit, sou datt Siliziumkarbid Kraaftapparater fir héich Frequenz, Héichdrock gëeegent sinn, Héich Temperatur an aner Uwendungen, hëllefen d'Effizienz an d'Muechtdicht vun de Kraaftelektronesche Systemer ze verbesseren.
Am Moment sinn SiC Dioden a SiC MOSFETs lues a lues op de Maart geplënnert, an et gi méi reife Produkter, ënner deenen SiC Dioden vill benotzt ginn anstatt Silizium-baséiert Dioden an e puer Felder, well se net de Virdeel vun der ëmgedréint Erhuelungsladung hunn;SiC MOSFET gëtt och no an no an Automotive, Energielagerung, Opluedstéck, Photovoltaik an aner Felder benotzt;Am Beräich vun den Automobilapplikatiounen gëtt den Trend vun der Modulariséierung ëmmer méi prominent, déi super Leeschtung vu SiC muss op fortgeschratt Verpackungsprozesser vertrauen fir ze erreechen, technesch mat relativ reife Shell-Versiegelung als Mainstream, d'Zukunft oder op d'Entwécklung vu Plastiksversiegeln , seng personaliséiert Entwécklungseigenschaften si méi gëeegent fir SiC Moduler.
Silicon Carbide Präis Réckgang Vitesse oder doriwwer eraus Phantasie
D'Applikatioun vu Siliziumkarbidgeräter ass haaptsächlech vun den héije Käschte limitéiert, de Präis vum SiC MOSFET ënner dem selwechten Niveau ass 4 Mol méi héich wéi dee vu Si baséiert IGBT, dëst ass well de Prozess vu Siliziumkarbid komplex ass, an deem de Wuesstum vun Eenkristall an epitaxial ass net nëmmen haart op d'Ëmwelt, awer och de Wuesstumsrate ass lues, an déi eenzeg Kristallveraarbechtung an de Substrat muss duerch de Schneid- a Polierprozess goen.Baséierend op eegene Materialeigenschaften an onreife Veraarbechtungstechnologie ass d'Ausbezuelung vum Haussubstrat manner wéi 50%, a verschidde Faktoren féieren zu héije Substrat- an Epitaxialpräisser.
Wéi och ëmmer, d'Käschtekompositioun vu Siliziumkarbidgeräter a Siliziumbaséiert Geräter ass diametral Géigendeel, de Substrat an d'Epitaxialkäschte vum Frontkanal representéieren 47% an 23% vum ganzen Apparat respektiv, am Ganzen ongeféier 70%, den Apparat Design, Fabrikatioun. a Versiegelungslinke vum Réckkanal sinn nëmmen 30%, d'Produktiounskäschte vu Siliziumbaséiert Geräter sinn haaptsächlech an der Wafer-Fabrikatioun vum Réckkanal ëm 50% konzentréiert, an d'Substratkäschte sinn nëmme 7%.De Phänomen vum Wäert vun der Siliziumkarbidindustrie Kette ëmgedréint bedeit datt Upstream Substrat Epitaxy Hiersteller de Kärrecht hunn ze schwätzen, wat de Schlëssel zum Layout vun den auslänneschen an auslänneschen Entreprisen ass.
Aus der dynamescher Siicht um Maart, d'Reduktioun vun de Käschte vum Siliziumkarbid, nieft der Verbesserung vum Siliziumkarbid laange Kristall- a Schneiprozess, ass d'Wafergréisst auszebauen, wat och de reife Wee vun der Halbleiterentwécklung an der Vergaangenheet ass, Wolfspeed Daten weisen datt de Siliziumkarbidsubstrat Upgrade vu 6 Zoll op 8 Zoll, qualifizéiert Chipproduktioun kann ëm 80% -90% eropgoen, an hëlleft d'Ausbezuelung ze verbesseren.Kann déi kombinéiert Eenheetskäschte ëm 50% reduzéieren.
2023 ass bekannt als "8-Zoll SiC éischt Joer", dëst Joer, auslännesch an auslännesch Silicon Carbide Hiersteller beschleunegen de Layout vun 8-Zoll Silicon Carbide, wéi Wolfspeed verréckten Investitioun vun 14,55 Milliarden US Dollar fir Silicon Carbide Produktioun Expansioun, e wichtege Bestanddeel vun deem ass de Bau vun 8-Zoll SiC Substrat Fabrikatioun Planz, Fir déi zukünfteg Versuergung vun 200 mm SiC Bare Metal zu enger Rei vu Firmen ze garantéieren;Domestic Tianyue Advanced an Tianke Heda hunn och laangfristeg Accorde mat Infineon ënnerschriwwen fir 8-Zoll Siliziumkarbid-Substrate an der Zukunft ze liwweren.
Vun dësem Joer un wäert Siliziumkarbid vu 6 Zoll op 8 Zoll beschleunegen, Wolfspeed erwaart datt bis 2024 d'Eenheet Chip Käschte vun 8 Zoll Substrat am Verglach zu den Eenheet Chip Käschte vum 6 Zoll Substrat am Joer 2022 ëm méi wéi 60% reduzéiert ginn. , an de Käschtereduktioun wäert den Applikatiounsmaart weider opmaachen, huet d'Ji Bond Consulting Fuerschungsdaten drop higewisen.Den aktuelle Maartundeel vun 8-Zoll Produkter ass manner wéi 2%, an de Maartundeel gëtt erwaart bis 2026 op ongeféier 15% ze wuessen.
Tatsächlech kann den Taux vum Réckgang am Präis vum Siliziumkarbidsubstrat vill Leit hir Phantasie iwwerschreiden, déi aktuell Maart Offer vu 6-Zoll Substrat ass 4000-5000 Yuan / Stéck, am Verglach mam Ufank vum Joer ass vill gefall, ass erwaart fir d'nächst Joer ënner 4000 Yuan ze falen, ass et derwäert ze notéieren datt e puer Hiersteller fir den éischte Maart ze kréien, de Verkafspräis op d'Käschtelinn ënnen reduzéiert huet, de Modell vum Präiskrich opgemaach, haaptsächlech am Siliziumkarbidsubstrat konzentréiert D'Versuergung ass relativ genuch am Niddregspannungsfeld, auslännesch an auslännesch Hiersteller erweideren d'Produktiounskapazitéit aggressiv, oder loosst de Siliziumkarbid-Substrat méi fréi wéi virgestallt.
Post Zäit: Jan-19-2024