Le secret du succès des plaquettes de carbure de silicium
Presque tous les appareils que nous utilisons aujourd'hui reposent sur des semi-conducteurs. Les nouvelles avancées technologiques nécessitent du carbure de silicium (SiC) à utiliser dans de nombreuses applications de semi-conducteurs exigeantes. En raison de ses propriétés physiques et électroniques, Les dispositifs à base de SiC sont bien adaptés à l'électronique haute température et haute puissance/haute fréquence, permettant des avancées dans les véhicules électriques, 5g, et technologies IdO. Bien qu'ils offrent de nombreux avantages à l'utilisateur final, la production de substrats SiC de haute qualité présente un certain nombre de défis pour les fabricants de wafers.
Les semi-conducteurs améliorent notre quotidien
Nous avons suivi la loi de Gordon Moore à des niveaux autrefois inimaginables, et les semi-conducteurs ont révolutionné notre façon de travailler, communiquer, voyage, jouer, exploiter l’énergie et traiter les maladies. Non seulement ils permettent d'utiliser des appareils utiles dans notre vie quotidienne, mais ils les rendent aussi plus compacts, moins cher, et plus puissant. Prenez le développement des téléphones mobiles, Par exemple: les premiers téléphones portables dans les années 1980 étaient très encombrants, coûte presque le même prix qu'une voiture, et n'a pris qu'environ 30 minutes pour charger.
Aujourd'hui, nos smartphones sont des appareils mobiles hautement intelligents, presque aussi puissants que les ordinateurs classiques et accessibles à tous. Étonnamment, le plus grand potentiel est encore à venir. Comme pierre angulaire de la technologie, Les semi-conducteurs basés sur SiC continueront de réaliser des avancées majeures: transformer des industries entières, de l’aérospatiale et de l’électronique grand public à l’énergie et à la médecine. L’industrie automobile est un bon exemple de ce changement..
Les véhicules électriques sont passés d’une niche écologique à une alternative privilégiée au quotidien. Ce développement a été soutenu par une transmission électrique plus puissante, utilisant des courants plus élevés et des circuits plus efficaces. C'est là que le carbure de silicium joue un rôle de premier plan.
Pourquoi choisir le carbure de silicium?
La réponse est simple: à des tensions plus élevées, plus de pouvoir, plus d'efficacité, et une meilleure fiabilité. Pas seulement dans l'industrie, mais aussi dans les matériaux semi-conducteurs eux-mêmes. Pour répondre aux demandes croissantes des appareils électroniques, le carbure de silicium est devenu le matériau de substrat de choix pour les semi-conducteurs avancés, en particulier les appareils électroniques de puissance.
Il peut augmenter l'intensité du champ de claquage diélectrique de 10 fois, la tension de claquage par 15 fois, et la conductivité thermique par 3 fois. En plus, le carbure de silicium permet des températures de fonctionnement plus élevées (jusqu'à 400°C contre 150°C pour le silicium) et a 2-3 fois plus de densité de courant.
Les performances des semi-conducteurs en carbure de silicium à haute température, la pression et la puissance élevées ont conduit à une demande croissante dans plusieurs secteurs. Par exemple, les centres de données utilisent le carbure de silicium comme source d'énergie, réduisant considérablement la puissance requise pour les systèmes de refroidissement.
En plus, une alimentation sans interruption (UPS) le système assure la stabilité, puissance constante. Un autre exemple est celui des stations de base 5G: ils traitent de plus en plus de données, ce qui entraîne une augmentation des besoins en énergie. Les semi-conducteurs en carbure de silicium sont utilisés dans la commutation mégahertz et fournissent une puissance plus élevée dans un format plus petit.
Le carbure de silicium permet une percée dans les véhicules électriques
L'industrie automobile profite particulièrement des avantages du carbure de silicium. Des fabricants comme Porsche sont capables de convertir des batteries de 400 volts en batteries de 800 volts grâce à l'efficacité plus élevée des semi-conducteurs en carbure de silicium.. Cela se traduit par des temps de charge plus rapides, batteries plus petites et portée plus longue. Autres applications bénéficiant du SiC:
⊕ Chargeur de batterie de voiture: Convertir le courant alternatif externe en courant continu pour charger la batterie, ce qui peut augmenter la puissance de moitié
⊕ Convertisseur DC/DC intégré: Convertissez la tension de la batterie embarquée en un bus 12 V CC propre pour alimenter l'équipement embarqué.
⊕ Système électrique: onduleur, moteur et ses accessoires mécaniques avec transmission. Les pertes de commutation sont inférieures à 80% et la taille est réduite de 30%. Batterie plus petite (Poids plus léger, moins de chaleur) et une durée de vie de la batterie plus longue
⊕ Chargeur rapide DC externe: Station de recharge DC pour une recharge rapide
Les défis auxquels est confrontée l'industrie
Avec une demande qui devrait augmenter considérablement au cours des cinq prochaines années, le principal défi pour l'industrie n'est pas seulement le nombre absolu de plaquettes nécessaires, mais aussi l'évolution des spécifications des plaquettes. Des tolérances et des spécifications plus strictes détermineront les méthodes de fabrication actuelles et futures. L’innovation est essentielle pour relever ces défis. Adopter une approche proactive pour anticiper les changements dans les technologies de fabrication nécessite des relations approfondies avec les ingénieurs de procédés et les R.&D basé sur la confiance et l’expertise pour développer des produits de nouvelle génération.
Les fabricants de substrats en carbure de silicium sont motivés à améliorer l'efficacité des processus et à réduire les coûts de production des plaquettes alors que le marché peine à atteindre la parité de prix entre les dispositifs de puissance et les dispositifs à base de silicium.. En outre, une forte croissance de la demande (production de masse accélérée, nouvelles installations, etc.) et les contraintes de la chaîne d'approvisionnement mondiale face à la demande croissante d'applications basées sur SiC nécessitent des innovations dans les processus de fabrication.
