Секрет успіху пластин з карбіду кремнію
Майже всі пристрої, які ми використовуємо сьогодні, покладаються на напівпровідники. Нові технологічні досягнення вимагають карбіду кремнію (SiC) для використання в багатьох вимогливих напівпровідникових додатках. Завдяки своїм фізичним та електронним властивостям, Пристрої на основі SiC добре підходять для високотемпературної та високопотужної/високочастотної електроніки, забезпечення прогресу в EV, 5Г, і технології IoT. Хоча вони пропонують багато переваг для кінцевого користувача, виробництво високоякісних підкладок SiC представляє ряд проблем для виробників пластин.
Напівпровідники покращують наше повсякденне життя
Ми дотримувалися закону Гордона Мура до рівнів, які колись були неймовірними, і напівпровідники революціонізували спосіб нашої роботи, спілкуватися, подорожі, грати, використовувати енергію та лікувати хвороби. Вони не тільки використовують корисні пристрої в нашому повсякденному житті, але вони також роблять їх більш компактними, дешевше, і більш потужний. Візьмемо розробку мобільних телефонів, наприклад: перші мобільні телефони у 1980-х роках були дуже громіздкими, коштує майже як автомобіль, і взяв лише о 30 хвилин для зарядки.
Сьогодні, наші смартфони — це високоінтелектуальні мобільні пристрої, які майже такі ж потужні, як звичайні комп’ютери, і доступні кожному. Дивно, найбільший потенціал ще попереду. Як наріжний камінь технології, Напівпровідники на основі SiC продовжуватимуть робити серйозні прориви: трансформація цілих галузей, від аерокосмічної та споживчої електроніки до енергетики та медицини. Гарним прикладом цього зсуву є автомобільна промисловість.
Електромобілі еволюціонували з екологічної ніші до повсякденної альтернативи. Цю розробку підтримала більш потужна електрична трансмісія, використання вищих струмів і ефективніших схем. Тут карбід кремнію відіграє провідну роль.
Чому варто вибрати карбід кремнію?
Відповідь проста: при вищих напругах, більше потужності, більше ефективності, і кращу надійність. Не тільки в промисловості, а й у самих напівпровідникових матеріалах. Для задоволення зростаючих потреб електронних пристроїв, карбід кремнію став матеріалом підкладки для передових напівпровідників, особливо силові електронні пристрої.
Це може збільшити напруженість поля діелектричного пробою на 10 раз, напруга пробою по 15 раз, і теплопровідність по 3 раз. Додатково, карбід кремнію забезпечує більш високі робочі температури (до 400°C проти 150°C для кремнію) і має 2-3 разів більше густини струму.
Ефективність напівпровідників з карбіду кремнію при високій температурі, високий тиск і потужність призвели до зростання попиту в багатьох галузях. Наприклад, центри обробки даних використовують карбід кремнію як джерело живлення, значно зменшуючи потужність, необхідну для систем охолодження.
Додатково, джерело безперебійного живлення (ДБЖ) система забезпечує стабільність, постійна потужність. Ще один приклад – базові станції 5G: вони обробляють все більше і більше даних, що призводить до збільшення вимог до потужності. Напівпровідники з карбіду кремнію використовуються для комутації мегагерц і забезпечують вищу потужність у меншому форм-факторі.
Карбід кремнію забезпечує прорив в електромобілів
Автомобільна промисловість особливо виграє від переваг карбіду кремнію. Такі виробники, як Porsche, можуть перетворювати 400-вольтові батареї на 800-вольтові завдяки вищій ефективності напівпровідників з карбіду кремнію.. Це призводить до швидшого часу зарядки, менші батареї та більший радіус дії. Інші додатки, які виграють від SiC:
⊕ Зарядний пристрій для автомобільного акумулятора: Перетворіть зовнішній змінний струм на постійний, щоб зарядити акумулятор, що може збільшити потужність вдвічі
⊕ Вбудований DC/DC перетворювач: Перетворюйте напругу бортової батареї для очищення шини 12 В постійного струму для живлення бортового обладнання
⊕ Система живлення: інвертор, двигун і його механічні аксесуари з приводом. Втрати на комутацію менше ніж 80% і розмір зменшено на 30%. Менший акумулятор (легша вага, менше тепла) і довший термін служби батареї
⊕ Окремий швидкий зарядний пристрій постійного струму: Зарядна станція постійного струму для швидкої зарядки
Виклики, що стоять перед галуззю
Очікується, що попит значно зросте протягом наступних п’яти років, Головним завданням для галузі є не лише абсолютна кількість необхідних пластин, але також зміни специфікацій пластин. Більш жорсткі допуски та специфікації будуть керувати поточними та майбутніми методами виробництва. Інновації мають вирішальне значення для подолання цих викликів. Застосування проактивного підходу до передбачення змін у виробничих технологіях вимагає глибоких відносин з інженерами-технологами та R&D на основі довіри та досвіду для розробки продуктів наступного покоління.
Виробники підкладок із карбіду кремнію мотивовані підвищувати ефективність процесу та зменшувати витрати на виробництво пластин, оскільки ринок намагається досягти паритету цін між силовими пристроями та пристроями на основі кремнію.. В додаток, величезне зростання попиту (прискорене масове виробництво, нові об'єкти, тощо) і обмеження глобального ланцюга поставок в умовах стрімкого попиту на застосування на основі SiC вимагають інновацій у виробничих процесах.
