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說(shuō)碳化硅(SiC)半導(dǎo)體材料擁有光明的未來(lái)的原因在哪

發(fā)布時(shí)間:2022-03-17作者來(lái)源:薩科微瀏覽:1222

它們體積小巧,功能強(qiáng)大且效率極高:由碳化硅制成的半導(dǎo)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(gè)新的水平-為電動(dòng)汽車的突破和支持工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字化做出重大貢獻(xiàn)。  
   
 


在某些重要應(yīng)用中,由碳化硅(SiC)制成的半導(dǎo)體比傳統(tǒng)半導(dǎo)體更有效地處理電。因此,這項(xiàng)新技術(shù)特別受電動(dòng)汽車制造商的關(guān)注:由于采用SiC半導(dǎo)體,改進(jìn)的電池控制有助于節(jié)省能源,從而極大地增加了電動(dòng)汽車的使用壽命。SiC基半導(dǎo)體還可實(shí)現(xiàn)更快的充電速度。今天,每輛電動(dòng)汽車中已經(jīng)有很多半導(dǎo)體。未來(lái),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(shì)而興起。其他公司,例如移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)提供商,智能手機(jī)制造商和自動(dòng)化行業(yè),也對(duì)這些微型芯片寄予厚望。
 


SiC半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用    
   

10倍


  與傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體相比,SiC功率電子半導(dǎo)體可以制造出多少小得多的材料。這是可能的,因?yàn)樗鼈兙哂休^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(dǎo)體必須大得多才能實(shí)現(xiàn)相同的性能。



 
 

減少多達(dá)50%


與由硅制成的常規(guī)半導(dǎo)體相比,SiC半導(dǎo)體中會(huì)發(fā)生熱損失。因此,SiC半導(dǎo)體的重要應(yīng)用領(lǐng)域是電力電子學(xué),即將電能轉(zhuǎn)換為設(shè)備可用的形式。例如,對(duì)于筆記本電腦,半導(dǎo)體被藏在充電器的變壓器中。到目前為止,硅半導(dǎo)體主要用于此用途,但它們會(huì)散發(fā)大量能量作為熱量。使用碳化硅半導(dǎo)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(kāi)關(guān)頻率。這是SiC半導(dǎo)體可用于制造尺寸明顯較小的組件的另一個(gè)原因。  
 
 
 

10%至15%


SiC半導(dǎo)體可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車更大的范圍,因?yàn)樗鼈兛梢愿行У剞D(zhuǎn)換能量。結(jié)果,汽車制造商可以在其電動(dòng)汽車中安裝較小的電池。這對(duì)于制造商來(lái)說(shuō)是雙贏的,并且可以為行業(yè)帶來(lái)動(dòng)力。



 
 

適用于現(xiàn)代5G技術(shù)


  SiC半導(dǎo)體也是理想的。超高速網(wǎng)絡(luò)將需要大量的功率和性能,尤其是傳輸站等基礎(chǔ)設(shè)施組件。為了使智能手機(jī)更快地充電,制造商將來(lái)可能會(huì)使用SiC半導(dǎo)體。此外,新型半導(dǎo)體還非常適合無(wú)線充電器和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。  
 
 

無(wú)限可能


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



 

4,120億美元


去年整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的營(yíng)業(yè)額。SiC半導(dǎo)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(yù)計(jì),電動(dòng)汽車將使銷售快速增長(zhǎng),在2020年至2022年之間每年增長(zhǎng)10%至25%,到2023年將達(dá)到40%以上。  
 
  基本上,所有半導(dǎo)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。可以將非常復(fù)雜的電子電路沉積到晶圓上,從而最終構(gòu)成微電子設(shè)備。   新型SiC半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)  
  超過(guò)50年  
  碳化硅半導(dǎo)體的生產(chǎn)和碳化硅晶體的生長(zhǎng)已進(jìn)行了大量研究,而碳化硅晶體的生長(zhǎng)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(guò)載氣到達(dá)較冷的籽晶,在此由于過(guò)飽和而發(fā)生結(jié)晶。



 

2400攝氏度


是碳化硅單晶材料生長(zhǎng)過(guò)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(zhǎng)碳化硅晶體所需的時(shí)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(zhǎng)。



 


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(shí),它們的尺寸將達(dá)到“傳統(tǒng)”硅基行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn),從而實(shí)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(dǎo)體材料”,支持保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明原出處及作者,如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系我們刪除。

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