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說碳化硅(SiC)半導體材料擁有光明的未來的原因在哪

發(fā)布時間:2022-03-17作者來源:薩科微瀏覽:1323

它們體積小巧,功能強大且效率極高:由碳化硅制成的半導體可以幫助將電池和傳感器中的電力電子技術(shù)提升到一個新的水平-為電動汽車的突破和支持工業(yè)領域的數(shù)字化做出重大貢獻。  
   
 


在某些重要應用中,由碳化硅(SiC)制成的半導體比傳統(tǒng)半導體更有效地處理電。因此,這項新技術(shù)特別受電動汽車制造商的關(guān)注:由于采用SiC半導體,改進的電池控制有助于節(jié)省能源,從而極大地增加了電動汽車的使用壽命。SiC基半導體還可實現(xiàn)更快的充電速度。今天,每輛電動汽車中已經(jīng)有很多半導體。未來,尤其是SiC轉(zhuǎn)化器件將因其切換速度,熱損失和緊湊尺寸的優(yōu)勢而興起。其他公司,例如移動網(wǎng)絡提供商,智能手機制造商和自動化行業(yè),也對這些微型芯片寄予厚望。
 


SiC半導體的優(yōu)勢與應用    
   

10倍


  與傳統(tǒng)的硅半導體相比,SiC功率電子半導體可以制造出多少小得多的材料。這是可能的,因為它們具有較大的帶寬,從而使它們能夠以較少的熱損失轉(zhuǎn)換電能。硅半導體必須大得多才能實現(xiàn)相同的性能。



 
 

減少多達50%


與由硅制成的常規(guī)半導體相比,SiC半導體中會發(fā)生熱損失。因此,SiC半導體的重要應用領域是電力電子學,即將電能轉(zhuǎn)換為設備可用的形式。例如,對于筆記本電腦,半導體被藏在充電器的變壓器中。到目前為止,硅半導體主要用于此用途,但它們會散發(fā)大量能量作為熱量。使用碳化硅半導體,熱量損失將大大減少,并且更多的能量可用于充電。  
 
 
  300–500%  


與硅晶體管相比,SiC晶體管還可以提高開關(guān)頻率。這是SiC半導體可用于制造尺寸明顯較小的組件的另一個原因。  
 
 
 

10%至15%


SiC半導體可以實現(xiàn)電動汽車更大的范圍,因為它們可以更有效地轉(zhuǎn)換能量。結(jié)果,汽車制造商可以在其電動汽車中安裝較小的電池。這對于制造商來說是雙贏的,并且可以為行業(yè)帶來動力。



 
 

適用于現(xiàn)代5G技術(shù)


  SiC半導體也是理想的。超高速網(wǎng)絡將需要大量的功率和性能,尤其是傳輸站等基礎設施組件。為了使智能手機更快地充電,制造商將來可能會使用SiC半導體。此外,新型半導體還非常適合無線充電器和數(shù)據(jù)中心服務器。  
 
 

無限可能


SiC半導體為數(shù)字化工業(yè)流程開辟了道路。例如,可以用更快的傳感器系統(tǒng)更好地支持對電力電子設備要求特別高的速度的過程?;赟iC半導體的5G控制的移動設備的使用也為工業(yè)4.0的進一步優(yōu)化提供了巨大的潛力。



 

4,120億美元


去年整個半導體行業(yè)的營業(yè)額。SiC半導體仍然是小眾產(chǎn)品,銷售額約為5億美元。但是,行業(yè)專家預計,電動汽車將使銷售快速增長,在2020年至2022年之間每年增長10%至25%,到2023年將達到40%以上。  
 
  基本上,所有半導體都是由晶體制成的,晶體是由粉末(例如硅或碳化硅)在非常高的溫度下制成的。隨后將晶體切成薄片,稱為晶圓??梢詫⒎浅碗s的電子電路沉積到晶圓上,從而最終構(gòu)成微電子設備。   新型SiC半導體材料的生產(chǎn)  
  超過50年  
  碳化硅半導體的生產(chǎn)和碳化硅晶體的生長已進行了大量研究,而碳化硅晶體的生長主要采用物理氣相傳輸(PVT)工藝。在高溫和低壓下制造小的碳化硅晶體。顆粒通過載氣到達較冷的籽晶,在此由于過飽和而發(fā)生結(jié)晶。



 

2400攝氏度


是碳化硅單晶材料生長過程所必需的。相反,常規(guī)硅晶體僅需要約1,500度的溫度。



 


10至14天


是在爐中生長碳化硅晶體所需的時間。這以及顯著更高的能耗,是它們比普通硅晶體貴的原因之一,而普通硅晶體可以在兩天內(nèi)生長。



 


直徑150毫米


  是最近的碳化硅晶片的尺寸。很快,將以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)直徑200毫米的SiC晶片。此時,它們的尺寸將達到“傳統(tǒng)”硅基行業(yè)的標準,從而實現(xiàn)SiC基電子產(chǎn)品的突破。



 


注:本文轉(zhuǎn)載自“ 碳化硅SiC半導體材料”,支持保護知識產(chǎn)權(quán),轉(zhuǎn)載請注明原出處及作者,如有侵權(quán)請聯(lián)系我們刪除。

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