Introduzione à u carburu di siliciu
U carburu di siliciu (SiC) hè un materiale semiconductor cumpostu di carbonu è siliciu, chì hè unu di i materiali ideali per a fabricazione di dispusitivi d'alta temperatura, alta frequenza, alta putenza è alta tensione.Comparatu cù u materiale di siliciu tradiziunale (Si), a banda di carburu di siliciu hè 3 volte quella di u siliciu.A conduttività termale hè 4-5 volte quella di u siliciu;A tensione di rottura hè 8-10 volte quella di u siliciu;U tassu di deriva di saturazione elettronica hè 2-3 volte quellu di u siliciu, chì risponde à i bisogni di l'industria muderna per alta putenza, alta tensione è alta frequenza.Hè principarmenti utilizatu per a produzzione di cumpunenti elettronichi d'alta velocità, d'alta freccia, d'alta putenza è di luce.I campi di applicazione downstream includenu smart grid, novi veiculi d'energia, energia eolica fotovoltaica, cumunicazione 5G, etc. I diodi di carburu di silicuu è i MOSFET sò stati applicati cummerciale.
Resistenza à alta temperatura.A larghezza di banda di u carburu di siliciu hè 2-3 volte quella di u siliciu, l'elettroni ùn sò micca fàciuli di transizione à temperature elevate, è ponu resiste à temperature operative più elevate, è a conduttività termale di u carburu di siliciu hè 4-5 volte quella di u siliciu. facennu a dissipazione di u calore di u dispusitivu più faciule è a temperatura di operazione limite più alta.A resistenza à l'alta temperatura pò aumentà significativamente a densità di putenza mentre riduce i requisiti nantu à u sistema di rinfrescante, facendu u terminal più liggeru è più chjucu.
Resiste à alta pressione.A forza di u campu elettricu di ripartizione di u carburu di siliciu hè 10 volte quella di u siliciu, chì pò resiste à tensioni più altu è hè più adattatu per i dispositi d'alta tensione.
Resistenza à alta frequenza.U carburu di siliciu hà un tassu di deriva di l'elettroni saturatu duie volte di quellu di u siliciu, chì risulta in l'absenza di cola di corrente durante u prucessu di spegnimentu, chì pò migliurà efficacemente a frequenza di commutazione di u dispusitivu è rializà a miniaturizazione di u dispusitivu.
Bassa perdita di energia.Comparatu cù u materiale di siliciu, u carburu di siliciu hà una resistenza assai bassa è una bassa perdita.À u listessu tempu, l'alta larghezza di banda di carburu di siliciu riduce assai a corrente di fuga è a perdita di putenza.Inoltre, u dispositivu di carburu di silicuu ùn hà micca un fenomenu di trascinamentu attuale durante u prucessu di arrestu, è a perdita di cambiamentu hè bassa.
Catena industriale di carburu di silicium
Include principalmente sustrato, epitassi, design di dispositivi, fabbricazione, sigillatura e così via.U carburu di siliciu da u materiale à u dispusitivu di putenza semiconductor sperimentarà a crescita di cristalli unichi, a fetta di lingotti, a crescita epitaxiale, u disignu di wafer, a fabricazione, l'imballu è altri prucessi.Dopu à a sintesi di u polu di carburu di siliciu, u lingotti di carburu di siliciu hè fattu prima, è dopu u sustrato di carburu di siliciu hè ottenutu da slicing, grinding and polishing, è a foglia epitaxial hè ottenuta da a crescita epitaxial.L'ostia epitaxiale hè fatta di carburu di siliciu per mezu di litografia, incisione, implantazione di ioni, passivazione di metalli è altri prucessi, l'ostia hè tagliata in fustelle, u dispusitivu hè imballatu, è u dispusitivu hè cumminatu in una cunchiglia speciale è assemblatu in un modulu.
Upstream di a catena industriale 1: sustrato - a crescita di cristalli hè u ligame core di u prucessu
Sustrato di carburu di silicuu cunta circa 47% di u costu di i dispusitivi di carburu di silicuu, i più alti barrieri tecnichi di fabricazione, u più grande valore, hè u core di u futuru industrializazione à grande scala di SiC.
Da u puntu di vista di e diffirenzii di pruprietà elettrochimiche, i materiali sustrati di carburu di siliciu ponu esse divisi in substrati conduttivi (regione di resistività 15 ~ 30mΩ·cm) è sustrati semi-insulati (resistività più altu di 105Ω·cm).Sti dui tipi di sustrati sò usati per fabricà dispositi discreti cum'è i dispositi di putenza è i dispositi di freccia radio rispettivamente dopu a crescita epitaxial.À mezu à elli, sustrato di carburu di silicium semi-insulated hè principarmenti usatu in a fabricazione di dispusitivi RF di nitruru di galliu, apparecchi fotoelettrichi è cusì.Crescendu u stratu epitaxial gan nantu à u sustrato SIC semi-insulatu, a piastra epitaxial sic hè preparata, chì pò esse più preparata in i dispositi RF HEMT gan iso-nitrure.U substratu di carburu di siliciu cunduttivu hè principalmente utilizatu in a fabricazione di dispositivi di putenza.Differenti da u prucessu di fabricazione tradiziunale di u carburu di siliciu, u carburu di siliciu ùn pò esse direttamente fattu nantu à u sustrato di carburu di siliciu, u stratu epitaxial di carburu di siliciu deve esse cultivatu nantu à u sustrato conduttivu per ottene u fogliu epitaxial di carburu di siliciu, è l'epitaxial. a strata hè fabricata nantu à u diodu Schottky, MOSFET, IGBT è altri dispositi di putenza.
U polu di carburu di siliciu hè statu sintetizatu da a polvera di carbone di alta purezza è a polvera di siliciu di alta purezza, è diverse dimensioni di lingotti di carburu di siliciu sò stati cultivati sottu un campu di temperatura speciale, è dopu u sustrato di carburu di siliciu hè statu pruduttu attraversu parechje prucessi di trasfurmazioni.U prucessu core include:
Sintesi di materia prima: a polvera di silicuu di alta purezza + toner hè mischiata secondu a formula, è a reazione hè realizata in a camera di reazione sottu a cundizione d'alta temperatura sopra 2000 ° C per sintetizà e particelle di carburu di siliciu cù un tipu di cristallu specificu è particella. taglia.Dopu à traversu a triturazione, vagliatura, pulizia è altri prucessi, per risponde à i bisogni di materie prime in polvere di carburu di siliciu di alta purezza.
A crescita di cristalli hè u prucessu core di a fabricazione di sustrato di carburu di siliciu, chì determina e proprietà elettriche di u sustrato di carburu di siliciu.Attualmente, i metudi principali per a crescita di cristalli sò u trasferimentu di vapore fisicu (PVT), a deposizione di vapore chimicu à alta temperatura (HT-CVD) è l'epitassia in fase liquida (LPE).Frà elli, u metudu PVT hè u metudu mainstream per a crescita cummerciale di u sustrato SiC à u mumentu, cù a più alta maturità tecnica è u più utilizatu in l'ingegneria.
A preparazione di sustrato SiC hè difficiule, chì porta à u so prezzu altu
U cuntrollu di u campu di a temperatura hè difficiule: a crescita di u bastone di cristallu Si hà solu bisognu di 1500 ℃, mentre chì u bastone di cristallo SiC deve esse cultivatu à una temperatura alta sopra 2000 ℃, è ci sò più di 250 isomeri SiC, ma a struttura principale di cristalli 4H-SiC per a pruduzzione di i dispusitivi di putenza, s'ellu ùn hè micca un cuntrollu precisu, uttene altre strutture di cristalli.Inoltre, u gradiente di temperatura in u crucible determina a rata di trasferimentu di sublimazione SiC è u modu di dispusizione è crescita di l'atomi di gasu nantu à l'interfaccia di cristalli, chì affetta u ritmu di crescita di cristalli è a qualità di cristalli, cusì hè necessariu di furmà un campu di temperatura sistematicu. tecnulugia di cuntrollu.In cunfrontu cù i materiali Si, a diffarenza in a produzzione di SiC hè ancu in i prucessi d'alta temperatura, cum'è l'implantazione di ioni d'alta temperatura, l'ossidazione d'alta temperatura, l'attivazione di a temperatura alta, è u prucessu di maschera dura necessariu da sti prucessi d'alta temperatura.
Lenta crescita di cristalli: u ritmu di crescita di u bastone di cristallu Si pò ghjunghje à 30 ~ 150 mm / h, è a produzzione di bastone di cristallo di siliciu 1-3m dura solu circa 1 ghjornu;U bastone di cristallo SiC cù u metudu PVT cum'è un esempiu, u ritmu di crescita hè di circa 0,2-0,4 mm / h, 7 ghjorni per cresce menu di 3-6 cm, u ritmu di crescita hè menu di 1% di u materiale di siliciu, a capacità di produzzione hè estremamente. limitata.
I paràmetri di u produttu altu è u rendiment bassu: i paràmetri core di u sustrato SiC includenu a densità di microtubuli, a densità di dislocazione, a resistività, a deformazione, a rugosità di a superficia, etc. Hè un sistema cumplessu di ingegneria per organizà l'atomi in una camera chjusa à alta temperatura è a crescita di cristalli cumpleta. mentre cuntrullà l'indici di parametri.
U materiale hà una durezza elevata, alta fragilità, tempu di taglio longu è usura elevata: a durezza SiC Mohs di 9,25 hè seconda solu à u diamante, chì porta à un incrementu significativu di a difficultà di tagliu, macinazione è lucidatura, è ci vole à circa 120 ore per tagliate 35-40 pezzi di un lingotti di 3 cm di grossu.Inoltre, per via di l'alta fragilità di SiC, l'usura di trasfurmazioni di wafer serà più, è u rapportu di output hè solu circa 60%.
Tendenza di sviluppu: Aumentu di taglia + diminuzione di prezzu
U mercatu globale di SiC a linea di produzzione di volumi di 6 inch hè maturu, è e cumpagnie principali sò entrate in u mercatu di 8 inch.I prughjetti di sviluppu domesticu sò principalmente 6 inch.Attualmente, ancu s'è a maiò parte di l'imprese domestiche sò sempre basate nantu à e linee di produzzione di 4-inch, ma l'industria si sviluppa gradualmente à 6-inch, cù a maturità di a tecnulugia di l'equipaggiu di supportu di 6-inch, a tecnulugia di sustrato domesticu SiC hè ancu migliurà gradualmente l'ecunumia di scala di linii di pruduzzione grande-size sarà riflessu, è l 'attuali domesticu 6-inch gap tempu di pruduzzioni di massa hè ristretta à 7 anni.A dimensione di l'ostia più grande pò purtà à un aumentu di u nùmeru di chips singuli, migliurà a rata di rendiment, è riduce a proporzione di chips di punta, è u costu di ricerca è sviluppu è a perdita di rendiment serà mantinutu à circa 7%, migliurà cusì l'ostia. usu.
Ci sò sempre parechje difficultà in u disignu di u dispusitivu
A cummercializazione di diodu SiC hè gradualmente migliurata, à u mumentu, una quantità di fabricatori domestici anu designatu i prudutti SiC SBD, i prudutti SiC SBD di media è alta tensione anu una bona stabilità, in u veiculu OBC, l'usu di SiC SBD + SI IGBT per ottene stabile. densità attuale.Attualmente, ùn ci sò micca ostaculi in u disignu di patenti di i prudutti SiC SBD in Cina, è a distanza cù i paesi stranieri hè chjuca.
SiC MOS hà sempre parechje difficultà, ci hè sempre una lacuna trà SiC MOS è i pruduttori d'oltremare, è a piattaforma di fabricazione pertinente hè sempre in custruzzione.Attualmente, ST, Infineon, Rohm è altri 600-1700V SiC MOS anu ottinutu a produzzione di massa è firmatu è speditu cù parechje industrii di fabricazione, mentre chì u disignu domesticu attuale di SiC MOS hè statu basamente cumpletu, una quantità di fabricatori di design sò travagliendu cù fabs à a tappa di u flussu di wafer, è più tardi a verificazione di u cliente hà bisognu di qualchì tempu, per quessa, ci hè ancu assai tempu da a cummercializazione à grande scala.
Attualmente, a struttura planar hè a scelta mainstream, è u tipu di trinchera hè largamente utilizatu in u campu d'alta pressione in u futuru.Strutture Planar SiC MOS Manufacturers sò parechji, a struttura planar ùn hè micca fàciule à pruducia i prublemi di rupture lucale paragunatu cù u groove, affettendu a stabilità di u travagliu, in u mercatu sottu 1200V hà una larga gamma di valore di l'applicazione, è a struttura planar hè relativamente relativamente. simplice in a fine di a fabricazione, per scuntrà a manufacturability è u cuntrollu di i costi dui aspetti.U dispusitivu di groove hà i vantaghji di l'induttanza parassita estremamente bassa, a velocità di cunversione rapida, a bassa perdita è a prestazione relativamente alta.
2--SiC wafer news
Pruduzzione di u mercatu di carburu di siliciu è crescita di vendita, fate attenzione à u squilibrio strutturale trà l'offerta è a dumanda
Cù a rapida crescita di a dumanda di u mercatu per l'elettronica d'alta frequenza è di alta putenza, u limitu fisicu di u limitu fisicu di i dispositi semiconduttori basati in siliciu hè diventatu gradualmente prominente, è i materiali semiconduttori di terza generazione rapprisentati da carburu di siliciu (SiC) sò gradualmente. diventa industriale.Da u puntu di vista di a prestazione di u materiale, u carburu di siliciu hà 3 volte a larghezza di banda di u materiale di siliciu, 10 volte a forza di u campu elettricu di rottura critica, 3 volte a conduttività termica, cusì i dispositi di putenza di carburu di siliciu sò adattati per alta frequenza, alta pressione, alta temperatura è altre appiicazioni, aiutanu à migliurà l'efficienza è a densità di putenza di sistemi elettronichi di putere.
Attualmente, i diodi SiC è i MOSFET SiC sò gradualmente spustati à u mercatu, è ci sò prudutti più maturi, trà i quali diodi SiC sò largamente usati invece di diodi basati in siliciu in certi campi perchè ùn anu micca u vantaghju di carica di ricuperazione inversa;SiC MOSFET hè ancu gradualmente utilizatu in l'automobile, l'almacenamiento d'energia, a pila di carica, u fotovoltaicu è altri campi;In u campu di l'applicazioni automobilistiche, a tendenza di modularizazione hè diventata sempre più prominente, a prestazione superiore di SiC hà bisognu à s'appoghjanu nantu à i prucessi di imballaggio avanzati per ghjunghje, tecnicamente cù una sigillatura di cunchiglia relativamente matura cum'è u mainstream, u futuru o à u sviluppu di sigillatura plastica. , e so caratteristiche di sviluppu persunalizati sò più adattati per i moduli SiC.
U prezzu di u carburu di silicium cala a velocità o oltre l'imaginazione
L'appiecazione di i dispositi di carburu di siliciu hè principarmenti limitata da u costu altu, u prezzu di SiC MOSFET sottu u listessu livellu hè 4 volte più altu ch'è di IGBT basatu in Si, questu hè perchè u prucessu di carburu di siliciu hè cumplessu, in quale a crescita di unicu cristallu è epitaxial ùn hè micca solu duru nantu à l'ambiente, ma ancu u ritmu di crescita hè lentu, è u prucessu di unicu cristallu in u sustrato deve passà per u prucessu di taglio è lucidatura.Basatu nantu à e so caratteristiche di u materiale è a tecnulugia di trasfurmazioni immature, u rendiment di sustrato domesticu hè menu di 50%, è parechji fatturi portanu à un altu sustrato è i prezzi epitaxiali.
Tuttavia, a cumpusizioni di u costu di i dispusitivi di carburu di siliciu è di i dispositi basati in siliciu hè diametralmente oppostu, u sustrato è i costi epitassiali di u canali frontale contanu rispettivamente per 47% è 23% di tuttu u dispusitivu, per un totale di circa 70%, u disignu di u dispusitivu, a fabricazione. è i ligami di sigillatura di u canali back account per solu 30%, u costu di pruduzzione di i dispusitivi basati in siliciu hè principarmenti cuncintratu in a fabricazione di wafer di u canali di daretu à circa 50%, è u costu di sustrato cuntene solu 7%.U fenomenu di u valore di a catena di l'industria di u carburu di siliciu à l'inversu significa chì i pruduttori di epitassi di sustrato upstream anu u dirittu core di parlà, chì hè a chjave per u layout di l'imprese domestiche è straniere.
Da u puntu di vista dinamica nantu à u mercatu, riducendu u costu di carburu di siliciu, in più di migliurà u prucessu di cristallu longu di carburu di silicium è slicing, hè di espansione a dimensione di l'ostia, chì hè ancu u percorsu maturu di u sviluppu di semiconductor in u passatu, I dati Wolfspeed mostranu chì l'aghjurnamentu di u sustratu di carburu di siliciu da 6 inch à 8 inch, a produzzione di chip qualificata pò aumentà da 80% -90%, è aiutanu à migliurà u rendiment.Pudete riduce u costu unitario cumminatu da 50%.
2023 hè cunnisciutu com'è "8-inch SiC primu annu", questu annu, i pruduttori di carburu di siliciu domesticu è straneru acceleranu u layout di carburu di siliciu di 8-inch, cum'è Wolfspeed investimentu pazzi di 14,55 miliardi di dollari americani per l'espansione di a produzzione di carburu di siliciu, una parte impurtante di u quali hè a custruzzione di 8-inch SiC sustrato Manufacturing Plant, Per assicurà u futuru supply of 200 mm SiC bare metal à un numeru di cumpagnii;Domestic Tianyue Advanced è Tianke Heda anu ancu firmatu accordi à longu andà cù Infineon per furnisce sustrati di carburu di siliciu di 8 inch in u futuru.
Partendu da questu annu, u carburu di siliciu accelerà da 6 inch à 8 inch, Wolfspeed aspetta chì da u 2024, u costu chip unità di sustrato 8 inch paragunatu à u costu chip unità di sustrato 6 inch in 2022 serà ridutta di più di 60% , è a calata di u costu hà da apre u mercatu di l'applicazioni, Ji Bond Consulting dati di ricerca signalatu.A cota di mercatu attuale di i prudutti 8-inch hè menu di 2%, è a cota di mercatu hè prevista per cresce à circa 15% da 2026.
In fatti, u tassu di decadenza di u prezzu di u sustrato di carburu di siliciu pò trapassa l'imaginazione di parechje persone, l'offerta attuale di u mercatu di sustrato di 6 inch hè 4000-5000 yuan / pezza, cumparatu cù u principiu di l'annu hè cascatu assai, hè s'aspittava à falà sottu 4000 yuan l'annu dopu, vale a pena nutà chì certi pruduttori in ordine per ottene u primu mercatu, hà ridutta u prezzu di vendita à a linea di costu sottu, Apertu u mudellu di a guerra di i prezzi, principarmenti cuncintrata in u sustrato di carburu di siliciu. L'offerta hè stata abbastanza abbastanza in u campu di a bassa tensione, i pruduttori domestici è stranieri sò aggressivamente espansione a capacità di produzzione, o lasciate u stadiu di oversupply di sustrato di carburu di siliciu prima di l'imaginazione.
Tempu di post: 19-Jan-2024