Réamhrá do chomhdhúile sileacain
Is ábhar leathsheoltóra cumaisc é carbide sileacain (SiC) atá comhdhéanta de charbóin agus sileacain, atá ar cheann de na hábhair idéalach chun feistí ardteochta, ardmhinicíochta, ardchumhachta agus ardvoltais a dhéanamh.I gcomparáid leis an ábhar sileacain traidisiúnta (Si), tá an bhearna bhanna de chomhdhúile sileacain 3 huaire níos mó ná sileacain.Tá an seoltacht theirmeach 4-5 huaire níos mó ná sileacain;Tá an voltas miondealaithe 8-10 uair níos mó ná sileacain;Tá an ráta srutha saturation leictreonach 2-3 huaire níos mó ná sileacain, a chomhlíonann riachtanais an tionscail nua-aimseartha maidir le cumhacht ard, ardvoltais agus minicíocht ard.Úsáidtear é go príomha le haghaidh táirgeadh comhpháirteanna leictreonacha ardluais, ard-minicíochta, ardchumhachta agus astaithe solais.I measc na réimsí iarratais anuas tá greille cliste, feithiclí nua fuinnimh, cumhacht gaoithe fótavoltach, cumarsáid 5G, etc. Tá dé-óid chomhdhúile sileacain agus MOSFETanna curtha i bhfeidhm go tráchtála.
Friotaíocht teocht ard.Tá leithead bearna banna de chomhdhúile sileacain 2-3 huaire níos airde ná sileacain, níl na leictreoin éasca le haistriú ag teochtaí arda, agus is féidir leo teocht oibriúcháin níos airde a sheasamh, agus tá seoltacht teirmeach chomhdhúile sileacain 4-5 huaire níos mó ná sileacain, an diomailt teasa gléas a dhéanamh níos éasca agus an teorainn teocht oibriúcháin níos airde.Is féidir leis an friotaíocht teocht ard dlús cumhachta a mhéadú go suntasach agus na ceanglais ar an gcóras fuaraithe a laghdú, rud a fhágann go bhfuil an críochfort níos éadroime agus níos lú.
Seasamh brú ard.Tá neart réimse leictreach miondealaithe de chomhdhúile sileacain 10 n-uaire níos mó ná sileacain, ar féidir leis voltais níos airde a sheasamh agus atá níos oiriúnaí do ghléasanna ardvoltais.
Friotaíocht ardmhinicíochta.Tá ráta sreabhadh leictreon sáithithe ag carbide sileacain dhá uair níos mó ná sileacain, rud a fhágann nach bhfuil fuíoll reatha le linn an phróisis múchta, rud a d'fhéadfadh feabhas a chur go héifeachtach ar mhinicíocht aistrithe an fheiste agus miniaturization na feiste a bhaint amach.
Caillteanas fuinnimh íseal.I gcomparáid le hábhar sileacain, tá frithsheasmhacht an-íseal ag cairbíd sileacain agus ar-chaillteanas íseal.Ag an am céanna, laghdaíonn leithead banna-bhearna ard de chomhdhúile sileacain go mór an sruth sceite agus an caillteanas cumhachta.Ina theannta sin, níl feiniméan trailing reatha ag an bhfeiste chomhdhúile sileacain le linn an phróisis múchta, agus tá an caillteanas aistrithe íseal.
Slabhra tionscal chomhdhúile sileacain
Áiríonn sé go príomha foshraith, epitaxy, dearadh gléas, déantúsaíocht, séalaithe agus mar sin de.Beidh taithí ag carbide sileacain ón ábhar go dtí an gléas cumhachta leathsheoltóra ar fhás criostail aonair, slicing tinne, fás epitaxial, dearadh wafer, déantúsaíocht, pacáistiú agus próisis eile.Tar éis an púdar chomhdhúile sileacain a shintéisiú, déantar an ingot chomhdhúile sileacain ar dtús, agus ansin faightear an tsubstráit chomhdhúile sileacain trí slicing, meilt agus snasta, agus faightear an leathán epitaxial trí fhás epitaxial.Déantar an wafer epitaxial de chomhdhúile sileacain trí liteagrafaíocht, eitseáil, ionchlannú ian, pasivation miotail agus próisis eile, gearrtar an wafer i bás, tá an gléas pacáistithe, agus cuirtear an gléas le chéile i mblaosc speisialta agus cuirtear le chéile i modúl.
In aghaidh an tsrutha den slabhra tionscal 1: tsubstráit - is é fás criostail an nasc próiseas lárnach
Is ionann foshraith chomhdhúile sileacain agus thart ar 47% de chostas feistí chomhdhúile sileacain, is iad na bacainní teicniúla déantúsaíochta is airde, an luach is mó, croílár na tionsclaíochta ar scála mór SiC sa todhchaí.
Ó thaobh na ndifríochtaí maoine leictriceimiceach, is féidir ábhair shubstráit chomhdhúile sileacain a roinnt ina bhfoshraitheanna seoltacha (réigiún friotaíochta 15 ~ 30mΩ·cm) agus foshraitheanna leath-inslithe (friotaíocht níos airde ná 105Ω·cm).Úsáidtear an dá chineál foshraitheanna seo chun feistí scoite cosúil le feistí cumhachta agus feistí minicíochta raidió a mhonarú tar éis fás epitaxial.Ina measc, úsáidtear substráit chomhdhúile sileacain leath-inslithe go príomha i monarú feistí RF nítríde gailliam, feistí fhótaileictreach agus mar sin de.Trí chiseal gan epitaxial a fhás ar fhoshraith SIC leath-inslithe, ullmhaítear an pláta epitaxial sic, is féidir a ullmhú tuilleadh i bhfeistí RF HEMT gan iso-nítríde.Úsáidtear substráit chomhdhúile sileacain seoltaí go príomha i monarú feistí cumhachta.Difriúil ón bpróiseas déantúsaíochta gléas cumhachta sileacain traidisiúnta, ní féidir an gléas cumhachta chomhdhúile sileacain a dhéanamh go díreach ar an tsubstráit chomhdhúile sileacain, is gá an ciseal epitaxial chomhdhúile sileacain a fhás ar an tsubstráit seoltaí chun an leathán epitaxial chomhdhúile sileacain a fháil, agus an epitaxial. mhonaraítear ciseal ar an dé-óid Schottky, MOSFET, IGBT agus feistí cumhachta eile.
Rinneadh púdar chomhdhúile sileacain a shintéisiú ó phúdar carbóin ard-íonachta agus púdar sileacain ard-íonachta, agus fásadh méideanna éagsúla tinne chomhdhúile sileacain faoi réimse teochta speisialta, agus ansin tháirgtear substráit chomhdhúile sileacain trí phróisis phróiseála iolracha.Áirítear leis an bpróiseas lárnach:
Sintéis amhábhar: Déantar an púdar sileacain ard-íonachta + toner a mheascadh de réir na foirmle, agus déantar an t-imoibriú sa seomra imoibrithe faoin gcoinníoll teocht ard os cionn 2000 ° C chun na cáithníní chomhdhúile sileacain a shintéisiú le cineál criostail agus cáithnín ar leith. méid.Ansin trí bhrú, scagadh, glanadh agus próisis eile, chun freastal ar riachtanais amhábhar púdar chomhdhúile sileacain ard-íonachta.
Is é fás criostail an próiseas lárnach de mhonarú tsubstráit chomhdhúile sileacain, a chinneann airíonna leictreacha tsubstráit chomhdhúile sileacain.Faoi láthair, is iad na príomh-mhodhanna le haghaidh fás criostail ná aistriú gaile fisiceach (PVT), taisceadh gaile ceimiceach ardteochta (HT-CVD) agus epitaxy chéim leachtach (LPE).Ina measc, is é modh PVT an modh príomhshrutha d'fhás tráchtála tsubstráit SiC faoi láthair, leis an aibíocht theicniúil is airde agus an ceann is mó a úsáidtear san innealtóireacht.
Tá sé deacair tsubstráit SiC a ullmhú, rud a fhágann go bhfuil a ardphraghas
Tá rialú réimse teochta deacair: ní gá ach fás slat criostail Si 1500 ℃, agus ní mór slat criostail SiC a fhás ag teocht ard os cionn 2000 ℃, agus tá níos mó ná 250 isiméir SiC ann, ach is é an príomh-struchtúr criostail aonair 4H-SiC do gheobhaidh táirgeadh feistí cumhachta, más rud é nach rialú beacht, struchtúir criostail eile.Ina theannta sin, déanann an grádán teochta sa bhreogán ráta aistrithe sublimation SiC a chinneadh agus modh socraithe agus fáis na n-adamh gásach ar an gcomhéadan criostail, a dhéanann difear do ráta fáis criostail agus cáilíocht criostail, agus mar sin is gá réimse teochta córasach a fhoirmiú. teicneolaíocht rialaithe.I gcomparáid le hábhair Si, tá an difríocht i dtáirgeadh SiC freisin i bpróisis ardteochta, mar shampla ionchlannú ian ardteochta, ocsaídiú ardteochta, gníomhachtú teocht ard, agus an próiseas masc crua a theastaíonn ó na próisis ardteochta seo.
Fás criostail mall: is féidir le ráta fáis slat criostail Si 30 ~ 150mm/h a bhaint amach, agus ní thógann táirgeadh slat criostail sileacain 1-3m ach thart ar 1 lá;Slat criostail SiC le modh PVT mar shampla, tá an ráta fáis thart ar 0.2-0.4mm / h, 7 lá chun fás níos lú ná 3-6cm, tá an ráta fáis níos lú ná 1% den ábhar sileacain, tá an cumas táirgthe thar a bheith teoranta.
Paraiméadair táirge ard agus toradh íseal: cuimsíonn croí-pharaiméadair an tsubstráit SiC dlús microtubule, dlús díláithrithe, friotachas, warpage, roughness dromchla, etc. Is innealtóireacht chórais casta é adaimh a shocrú i seomra dúnta ardteochta agus fás criostail iomlán, agus innéacsanna paraiméadar á rialú.
Tá cruas ard, brittleness ard, am gearrtha fada agus caitheamh ard ag an ábhar: tá cruas SiC Mohs de 9.25 sa dara háit ach le Diamond, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú suntasach ar an deacracht a bhaineann le gearradh, meilt agus snasta, agus tógann sé thart ar 120 uair an chloig. gearrtha 35-40 píosa de thinne 3cm tiubh.Ina theannta sin, mar gheall ar ard brittleness SiC, beidh caitheamh próiseála wafer níos mó, agus níl an cóimheas aschuir ach thart ar 60%.
Treocht forbartha: Méadú ar mhéid + laghdú praghais
Tá líne táirgeachta toirte 6-orlach an mhargaidh SiC domhanda ag aibíocht, agus tá cuideachtaí tosaigh tar éis dul isteach sa mhargadh 8-orlach.Tá tionscadail forbartha baile 6 orlach go príomha.Faoi láthair, cé go bhfuil an chuid is mó de na cuideachtaí intíre fós bunaithe ar línte táirgeachta 4-orlach, ach tá an tionscal ag leathnú de réir a chéile go 6-orlach, le haibíocht na teicneolaíochta trealaimh tacaíochta 6-orlach, tá teicneolaíocht tsubstráit SiC intíre ag feabhsú de réir a chéile freisin geilleagair na. léireofar scála na línte táirgeachta mórmhéide, agus tá an bhearna ama táirgeachta mais 6-orlach intíre reatha laghdaithe go 7 mbliana.Is féidir leis an méid wafer níos mó méadú ar líon na sceallóga aonair a thabhairt, an ráta toraidh a fheabhsú, agus an cion de sceallóga imeall a laghdú, agus déanfar costas taighde agus forbartha agus caillteanas toraidh a choinneáil ag thart ar 7%, rud a fheabhsóidh wafer. úsáid.
Tá go leor deacrachtaí fós ann maidir le dearadh gléas
Feabhsaítear tráchtálú dé-óid SiC de réir a chéile, faoi láthair, tá roinnt déantúsóirí baile tar éis táirgí SiC SBD a dhearadh, tá cobhsaíocht mhaith ag táirgí SiC SBD meánach agus ardvoltais, sa OBC feithicle, úsáid SiC SBD + SI IGBT chun cobhsaí a bhaint amach. dlús reatha.Faoi láthair, níl aon bhacainní ar dhearadh paitinne táirgí SiC SBD sa tSín, agus tá an bhearna le tíortha eachtracha beag.
Tá go leor deacrachtaí fós ag SiC MOS, tá bearna fós idir SiC MOS agus monaróirí thar lear, agus tá an t-ardán déantúsaíochta ábhartha fós á dtógáil.Faoi láthair, tá mais-tháirgeadh bainte amach ag ST, Infineon, Rohm agus SiC MOS 600-1700V eile agus sínithe agus seolta le go leor tionscail déantúsaíochta, cé go bhfuil an dearadh baile SiC MOS reatha críochnaithe go bunúsach, tá roinnt déantúsóirí dearaidh ag obair le fabs ag an chéim sreabhadh wafer, agus níos déanaí fíorú custaiméara gá fós le roinnt ama, agus mar sin tá fós ar feadh i bhfad ó thráchtálú ar scála mór.
Faoi láthair, is é an struchtúr planar an rogha príomhshrutha, agus úsáidtear an cineál trinse go forleathan sa réimse ardbhrú sa todhchaí.Struchtúr pleann Tá monaróirí SiC MOS go leor, níl an struchtúr pleanr éasca le fadhbanna miondealaithe áitiúla a tháirgeadh i gcomparáid leis an groove, a dhéanann difear do chobhsaíocht na hoibre, sa mhargadh faoi bhun 1200V tá raon leathan de luach iarratais, agus tá an struchtúr plánach sách. simplí sa deireadh déantúsaíochta, chun freastal ar an manufacturability agus rialú costais dhá ghné.Tá na buntáistí a bhaineann le ionduchtú seadánacha thar a bheith íseal ag an bhfeiste groove, luas aistrithe tapa, caillteanas íseal agus feidhmíocht réasúnta ard.
2-- nuacht wafer SiC
Táirgeadh margadh chomhdhúile sileacain agus fás díolacháin, aird a thabhairt ar éagothroime struchtúrach idir soláthar agus éileamh
Le fás tapa éileamh an mhargaidh ar leictreonaic chumhachta ard-minicíochta agus ard-chumhachta, tá an tranglam teorann fisiceach ar fheistí leathsheoltóra sileacain-bhunaithe tar éis éirí feiceálach de réir a chéile, agus de réir a chéile tá na hábhair leathsheoltóra tríú glúin arna léiriú ag chomhdhúile sileacain (SiC). éirí tionsclaithe.Ó thaobh feidhmíochta an ábhair de, tá 3 huaire leithead bearna banna an ábhair sileacain ag chomhdhúile sileacain, 10 n-uaire an neart miondealú criticiúil réimse leictreach, 3 huaire an seoltacht theirmeach, agus mar sin tá feistí cumhachta chomhdhúile sileacain oiriúnach le haghaidh minicíocht ard, brú ard, teocht ard agus iarratais eile, cabhrú le feabhas a chur ar éifeachtúlacht agus dlús cumhachta na gcóras leictreonacha cumhachta.
Faoi láthair, tá dé-óid SiC agus SiC MOSFETs tar éis bogadh go dtí an margadh de réir a chéile, agus tá táirgí níos aibí ann, ina measc úsáidtear dé-óid SiC go forleathan in ionad dé-óid sileacain-bhunaithe i réimsí áirithe toisc nach bhfuil an buntáiste acu muirear aisghabhála droim ar ais;Úsáidtear SiC MOSFET de réir a chéile freisin i ngluaisteán, stóráil fuinnimh, carn luchtaithe, fótavoltach agus réimsí eile;I réimse na n-iarratas feithicleach, tá an treocht modúlú ag éirí níos suntasaí, ní mór feidhmíocht níos fearr SiC a bheith ag brath ar phróisis phacáistithe chun cinn a bhaint amach, go teicniúil le séalaithe bhlaosc réasúnta aibí mar phríomhshrutha, sa todhchaí nó le forbairt ina saothraítear rónta plaisteach. , tá a saintréithe forbartha saincheaptha níos oiriúnaí do mhodúil SiC.
Luas meath praghas chomhdhúile sileacain nó níos faide ná samhlaíocht
Tá cur i bhfeidhm feistí chomhdhúile sileacain teoranta go príomha ag an ardchostas, tá praghas SiC MOSFET faoin leibhéal céanna 4 huaire níos airde ná sin IGBT bunaithe ar Si, is é seo toisc go bhfuil an próiseas de chomhdhúile sileacain casta, ina bhfuil an fás de ní hamháin go bhfuil criostail aonair agus epitaxial crua ar an gcomhshaol, ach freisin tá an ráta fáis mall, agus ní mór don phróiseáil criostail aonair isteach sa tsubstráit dul tríd an bpróiseas gearrtha agus snasta.Bunaithe ar a saintréithe ábhartha féin agus ar theicneolaíocht phróiseála neamhaibí, tá toradh an tsubstráit baile níos lú ná 50%, agus tá praghsanna arda foshraitheanna agus epitaxial mar thoradh ar fhachtóirí éagsúla.
Mar sin féin, tá comhdhéanamh costais feistí chomhdhúile sileacain agus feistí sileacain-bhunaithe os coinne diametrically, is ionann costais tsubstráit agus epitaxial an chainéil tosaigh do 47% agus 23% den fheiste iomlán faoi seach, thart ar 70% san iomlán, dearadh an fheiste, déantúsaíocht. agus níl ach 30% de na naisc ina saothraítear rónta den chainéal cúil, tá costas táirgthe feistí sileacain-bhunaithe dírithe go príomha i ndéantúsaíocht wafer an chainéil chúl thart ar 50%, agus níl ach 7% i gceist le costas an tsubstráit.Ciallaíonn feiniméan luach slabhra tionscal chomhdhúile sileacain bun os cionn go bhfuil an ceart lárnach ag monaróirí epitaxy an tsubstráit in aghaidh an tsrutha labhairt, arb é an eochair do leagan amach fiontair intíre agus eachtrannacha.
Ó thaobh dinimiciúil an mhargaidh, tá laghdú ar chostas chomhdhúile sileacain, chomh maith le feabhas a chur ar phróiseas fada criostail agus slicing chomhdhúile sileacain, an méid wafer a leathnú, agus is é sin freisin cosán aibí na forbartha leathsheoltóra san am atá caite, Léiríonn sonraí Wolfspeed gur féidir leis an tsubstráit chomhdhúile sileacain a uasghrádú ó 6 orlach go 8 orlach, táirgeadh sliseanna cáilithe a mhéadú 80% -90%, agus cabhrú leis an toradh a fheabhsú.Is féidir leis an gcostas aonaid chomhcheangailte a laghdú 50%.
Ar a dtugtar 2023 mar an "8-orlach SiC chéad bhliain", i mbliana, tá monaróirí chomhdhúile sileacain intíre agus eachtrannacha ag luasghéarú ar leagan amach chomhdhúile sileacain 8-orlach, mar shampla infheistíocht dÚsachtach Wolfspeed de 14.55 billiún dollar SAM le haghaidh leathnú táirgeadh chomhdhúile sileacain, mar chuid thábhachtach de ná tógáil gléasra déantúsaíochta tsubstráit SiC 8-orlach, Chun soláthar miotail lom SiC 200 mm sa todhchaí a chinntiú do roinnt cuideachtaí;Tá comhaontuithe fadtéarmacha sínithe freisin ag Infineon Tianyue Advanced agus Tianke Heda chun foshraitheanna chomhdhúile sileacain 8-orlach a sholáthar sa todhchaí.
Ag tosú ón mbliain seo, luasóidh chomhdhúile sileacain ó 6 orlach go 8 orlach, tá Wolfspeed ag súil, faoi 2024, go laghdófar an costas sliseanna aonaid de shubstráit 8 orlach i gcomparáid leis an gcostas sliseanna aonaid de 6 orlach tsubstráit i 2022 níos mó ná 60%. , agus osclóidh an laghdú costais an margadh iarratais a thuilleadh, chuir sonraí taighde Ji Bond Consulting in iúl.Tá an sciar den mhargadh reatha de tháirgí 8-orlach níos lú ná 2%, agus táthar ag súil go bhfásfaidh an sciar den mhargadh go dtí thart ar 15% faoi 2026.
Go deimhin, féadfaidh an ráta laghdaithe i bpraghas an tsubstráit chomhdhúile sileacain níos mó ná samhlaíocht go leor daoine, is é an tairiscint mhargaidh reatha de shubstráit 6-orlach ná 4000-5000 yuan / píosa, i gcomparáid le tús na bliana tar éis titim go leor, is é sin. ag súil go dtitfidh sé faoi bhun 4000 yuan an bhliain seo chugainn, is fiú a thabhairt faoi deara go bhfuil roinnt déantúsóirí chun an chéad mhargadh a fháil, tar éis an praghas díolacháin a laghdú go dtí an líne costais thíos, D'oscail múnla an chogaidh praghais, go príomha comhchruinnithe sa tsubstráit chomhdhúile sileacain. tá an soláthar sách leordhóthanach sa réimse íseal-voltais, tá monaróirí intíre agus eachtrannacha ag leathnú go láidir ar an gcumas táirgthe, nó lig an ró-sholáthar tsubstráit chomhdhúile sileacain céim níos luaithe ná mar a samhlaíodh.
Am postála: Jan-19-2024