Какую роль играет карбид кремния (SIC) в полупроводниковой промышленности?
Черный карбид кремния (SiC)
Ключевую роль карбида кремния (SiC) в полупроводниковой промышленности как основного материала полупроводников третьего поколения можно резюмировать следующим образом:
1. Инновации в эксплуатационных характеристиках материалов
Характеристики широкой запрещенной зоны
Ширина запрещенной зоны составляет 3,3 эВ (1,1 эВ для кремния), а напряженность электрического поля пробоя в 10 раз выше, чем у кремния, что подходит для высоковольтных сценариев (например, для новых систем электропривода транспортных средств).
Высокая теплопроводность
Теплопроводность составляет 4,9 Вт/см·К (1,5 Вт/см·К для кремния), а эффективность рассеивания тепла увеличивается в 3 раза, что снижает рабочую температуру устройства и повышает
надежность.
Высокочастотные и скоростные характеристики
Скорость дрейфа электронов при насыщении достигает 2×10⁷см/с (вдвое больше, чем у кремния), скорость переключения в 100 раз выше, чем у кремниевых приборов, а потери энергии снижены на 50%-70%.
который подходит для высокочастотных применений.
2. Основные области применения
Устройства питания
Транспортные средства на новых источниках энергии : используются в контроллерах двигателей, бортовых зарядных устройствах (OBC), преобразователях постоянного тока в постоянный и т. д. для увеличения дальности пробега и эффективности зарядки.
Фотоэлектрические системы/аккумулирование энергии : оптимизируйте эффективность инвертора и сократите потери энергии.
Железнодорожный транспорт/Умные сети : повышение стабильности энергосистемы и поддержка передачи электроэнергии высокого напряжения.
Радиочастотные устройства: обладают высокой радиационной стойкостью и теплопроводностью и могут применяться в высокочастотных сценариях, таких как базовые станции связи 5G и радары.
Другие полупроводниковые приборы
Светодиодная подложка : используется для производства светодиодных чипов высокой яркости.
Датчики и сверхпроводящие устройства: высокая термостойкость и химическая стабильность делают их пригодными для использования в экстремальных условиях (например, в аэрокосмической отрасли).
3. Модернизация и продвижение промышленности
Замена традиционных кремниевых материалов
Постепенно заменить приборы на основе кремния в высоковольтных полях свыше 1200 В, уменьшить объем до 1/10 и добиться легкого веса.
Технологические прорывы в промышленной цепочке
Подготовка монокристаллической подложки: улучшение качества кристаллов и снижение плотности дефектов с помощью методов PVT и жидкофазного осаждения.
Прецизионная обработка : керамические гравировальные и фрезерные станки в сочетании с алмазными инструментами достигают точности обработки наноуровня, что позволяет литье сложных конструкций.
4. Расширение возникающих сценариев
Центры обработки данных и ИИ
Повысить эффективность преобразования энергии, сократить время обработки данных и удовлетворить требования к вычислительной мощности ИИ.
Бытовая электроника
Уменьшите размер и увеличьте срок службы батареи в устройствах дополненной и виртуальной реальности.
Благодаря своим уникальным свойствам карбид кремния побуждает полупроводниковую промышленность переходить на высокоэффективные, высокочастотные, высокотемпературные и высоконапорные сценарии, становясь техническим краеугольным камнем в силовой электронике, коммуникациях, новой энергетике и других областях.