碳化硅晶圆成功的秘诀
我们今天使用的几乎所有设备都依赖于半导体. 新技术的进步需要碳化硅 (碳化硅) 可用于许多要求苛刻的半导体应用. 由于其物理和电子特性, 基于 SiC 的器件非常适合高温和高功率/高频电子产品, 推动电动汽车的进步, 5G, 和物联网技术. 虽然它们为最终用户提供了许多好处, 高质量 SiC 衬底的生产给晶圆制造商带来了许多挑战.
半导体改善我们的日常生活
我们遵循戈登摩尔定律达到了曾经难以想象的水平, 半导体彻底改变了我们的工作方式, 交流, 旅行, 玩, 利用能量和治疗疾病. 它们不仅在我们的日常生活中启用有用的设备, 但它们也使它们更紧凑, 更便宜, 更强大. 以手机的发展为例, 例如: 1980 年代的第一部手机非常笨重, 成本几乎和汽车一样, 只花了大约 30 分钟充电.
今天, 我们的智能手机是高度智能的移动设备，几乎与普通电脑一样强大，而且每个人都可以使用. 出奇, 最大的潜力还在前面. 作为技术基石, 碳化硅基半导体将继续取得重大突破: 改变整个行业, 从航空航天和消费电子产品到能源和医药。这种转变的一个很好的例子是汽车行业.
电动汽车已从生态利基发展成为日常首选替代品. 这一发展得到了更强大的电动传动系统的支持, 使用更高的电流和更高效的电路. 这就是碳化硅发挥主导作用的地方.
为什么选择碳化硅?
答案很简单: 在更高的电压, 更多的力量, 效率更高, 和更好的可靠性. 不仅在工业, 也存在于半导体材料本身. 满足电子设备日益增长的需求, 碳化硅已成为先进半导体的首选衬底材料, 特别是电力电子设备.
它可以增加介质击穿场强 10 次, 击穿电压 15 次, 和热导率 3 次. 此外, 碳化硅可实现更高的工作温度 (高达 400°C，而硅为 150°C) 并且有 2-3 倍电流密度.
碳化硅半导体的高温性能, 高压大功率导致多个行业需求增加. 例如, 数据中心使用碳化硅作为电源, 大大降低冷却系统所需的功率.
此外, 不间断电源 (UPS) 系统确保稳定, 持续的力量. 另一个例子是5G基站: 他们处理越来越多的数据, 导致功率需求增加. 碳化硅半导体用于兆赫开关，以更小的外形提供更高的功率.
碳化硅使电动汽车取得突破
汽车行业尤其受益于碳化硅的优势. 由于碳化硅半导体的效率更高，保时捷等制造商能够将 400 伏电池转换为 800 伏电池. 这导致更快的充电时间, 更小的电池和更长的范围. 受益于 SiC 的其他应用:
⊕ 汽车电池充电器: 将外部交流电转换为直流电为电池充电, 可以增加一半的功率
⊕ 板载 DC/DC 转换器: 转换车载电池电压以清洁 12VDC 总线为车载设备供电
⊕ 动力系统: 逆变器, 电动机及其带传动系的机械附件. 开关损耗小于 80% 并且尺寸减小了 30%. 更小的电池 (重量更轻, 更少的热量) 和更长的电池寿命
⊕ 非车载直流快速充电器: 用于快速充电的直流充电站
行业面临的挑战
预计未来五年需求将大幅增长, 该行业面临的主要挑战不仅是所需晶圆的绝对数量, 还有不断变化的晶圆规格. 更严格的公差和规格将推动当前和未来的制造方法. 创新对于克服这些挑战至关重要. 采取积极主动的方法来预测制造技术的变化需要与工艺工程师和 R 建立深厚的关系&D 基于信任和专业知识开发下一代产品.
随着市场努力实现功率器件和硅基器件之间的价格平价，碳化硅衬底制造商有动力提高工艺效率并降低晶圆生产成本. 此外, 需求的巨大增长 (加速量产, 新设施, 等等) 面对基于 SiC 的应用的需求激增，全球供应链的限制需要制造工艺的创新.
