קאַמפּערד מיט סיליקאָן-באַזירטע מאַכט האַלב-קאָנדוקטאָרן, האָבן SiC (סיליקאָן קאַרבייד) מאַכט האַלב-קאָנדוקטאָרן באַדייטנדיקע מעלות אין סוויטשינג אָפטקייט, אָנווער, היץ דיסיפּיישאַן, מיניאַטוריזאַציע, אאז"ו ו.
מיט דער גרויס-מאסשטאביקער פּראָדוקציע פון סיליקאָן קאַרבייד ינווערטערס דורך טעסלאַ, האָבן מער קאָמפּאַניעס אויך אָנגעהויבן צו לאַנדן סיליקאָן קאַרבייד פּראָדוקטן.
SiC איז אַזוי "אומגלויבלעך", ווי אין דער וועלט איז עס געמאַכט געוואָרן? וואָס זענען די אַפּליקאַציעס איצט? לאָמיר זען!
01 ☆ געבורט פון אַ SiC
ווי אנדערע מאַכט האַלב-קאָנדוקטאָרן, די SiC-MOSFET אינדוסטריע קייט כוללדי לאַנגע קריסטאַל - סאַבסטראַט - עפּיטאַקסי - דיזיין - מאַנופאַקטורינג - פּאַקאַדזשינג לינק.
לאַנגער קריסטאַל
בעת דער לאַנגער קריסטאַל פֿאַרבינדונג, ניט ווי די צוגרייטונג פון די טיראַ מעטאָד געניצט דורך איין קריסטאַל סיליקאָן, סיליקאָן קאַרבייד דער הויפּט אַדאַפּט די גשמיות גאַז טראַנספּאָרט מעטאָד (PVT, אויך באַקאַנט ווי פֿאַרבעסערט Lly אָדער זוימען קריסטאַל סובלימאַציע מעטאָד), הויך טעמפּעראַטור כעמישער גאַז דעפּאַזישאַן מעטאָד (HTCVD) סופּפּלעמענץ.
☆ קערן שריט
1. קאַרבאָן-האַרט רוי מאַטעריאַל;
2. נאך אויפהייצן, ווערט דער קארבייד פעסטער מאטעריאל גאז;
3. גאז באוועגט זיך צו דער ייבערפלאך פון דעם זוימען קריסטאל;
4. גאז וואקסט אויף דער ייבערפלאך פון דעם זוימען קריסטאל אין א קריסטאל.
בילד מקור: "טעכנישע פונקט צו דיסאַסעמבאַל PVT וווּקס סיליקאָן קאַרבייד"
אַנדערע האַנטווערק האָט געפֿירט צו צוויי הויפּט חסרונות קאַמפּערד צו דער סיליקאָן באַזע:
ערשטנס, פּראָדוקציע איז שווער און די פּראָדוקציע איז נידעריק.די טעמפּעראַטור פון דער קוילן-באַזירטער גאַז פאַזע וואַקסט העכער 2300°C און דער דרוק איז 350MPa. די גאַנצע טונקעלע קעסטל ווערט אַרויסגעטראָגן, און עס איז גרינג צו מישן אין די אומריינקייטן. די פּראָדוקציע איז נידעריקער ווי די סיליקאָן באַזע. ווי גרעסער דער דיאַמעטער, אַלץ נידעריקער די פּראָדוקציע.
די צווייטע איז לאנגזאמע וואוקס.די פאַרוואַלטונג פון די PVT מעטאָד איז זייער פּאַמעלעך, די גיכקייט איז וועגן 0.3-0.5 מם/שעה, און עס קען וואַקסן 2 ס״מ אין 7 טעג. די מאַקסימום קען נאָר וואַקסן 3-5 ס״מ, און דער דיאַמעטער פון די קריסטאַל שטאַנג איז מערסטנס 4 אינטשעס און 6 אינטשעס.
דער סיליקאָן-באַזירטער 72H קען וואַקסן צו אַ הייך פון 2-3 מעטער, מיט דיאַמעטערס מערסטנס 6 אינטשעס און 8-אינטשעס נייַע פּראָדוקציע קאַפּאַציטעט פֿאַר 12 אינטשעס.דעריבער, ווערט סיליקאָן קאַרבייד אָפט גערופן קריסטאַל ינגאָט, און סיליקאָן ווערט אַ קריסטאַל שטעקן.
קאַרבייד סיליקאָן קריסטאַל ינגאָטס
סאַבסטראַט
נאכדעם וואס דער לאנגער קריסטאל איז פארענדיגט, גייט ער אריין אין דעם פראדוקציע פראצעס פון דעם סובסטראט.
נאך געצילטן שניידן, שלייפן (גראב שלייפן, פיין שלייפן), פאלירן (מעכאנישע פאלירונג), אולטרא-גענוי פאלירונג (כעמישע מעכאנישע פאלירונג), באקומט מען דער סיליקאן קארבייד סובסטראט.
דער סאַבסטראַט שפּילט בעיקרדי ראָלע פון פיזישער שטיצע, טערמישע קאַנדאַקטיוויטי און קאַנדאַקטיוויטי.די שוועריקייט פון פּראַסעסינג איז אַז די סיליקאָן קאַרבייד מאַטעריאַל איז הויך, קרוכלע, און סטאַביל אין כעמישע אייגנשאַפטן. דעריבער, טראַדיציאָנעלע סיליקאָן-באַזירטע פּראַסעסינג מעטאָדן זענען נישט פּאַסיק פֿאַר סיליקאָן קאַרבייד סאַבסטראַט.
די קוואַליטעט פון די קאַטינג ווירקונג גלייך אַפעקץ די פאָרשטעלונג און נוצן עפעקטיווקייַט (קאָסט) פון סיליקאָן קאַרבייד פּראָדוקטן, אַזוי עס איז פארלאנגט צו זיין קליין, מונדיר גרעב, און נידעריק קאַטינג.
איצט,4-אינטש און 6-אינטש ניצט דער הויפּט מולטי-ליניע קאַטינג עקוויפּמענט,שניידן סיליקאָן קריסטאַלן אין דין סלייסיז מיט אַ גרעב פון נישט מער ווי 1 מם.
מולטי-ליניע קאַטינג סכעמאַטיש דיאַגראַמע
אין דער צוקונפט, מיטן פארגרעסערן די גרייס פון קארבאניזירטע סיליקאן וועיפערס, וועט די פארגרעסערונג אין מאטעריאל נוצן רעקווייערמענטס פארגרעסערן, און טעכנאלאגיעס ווי לייזער סלייסינג און קאלטע צעשיידונג וועלן אויך ביסלעכווייז ווערן אנגעווענדט.
אין 2018, האט Infineon איבערגענומען Siltectra GmbH, וואָס האָט אַנטוויקלט אַן אינאָוואַטיוון פּראָצעס באַקאַנט ווי קאַלט קראַקינג.
קאַמפּערד מיט די טראדיציאנעלן מולטי-דראָט קאַטינג פּראָצעס אָנווער פון 1/4,דער קאלטער קראַקינג פּראָצעס האט נאָר פאַרלוירן 1/8 פון די סיליקאָן קאַרבייד מאַטעריאַל.
עקסטענשאַן
זינט די סיליקאָן קאַרבייד מאַטעריאַל קען נישט מאַכן מאַכט דעוויסעס גלייך אויף די סאַבסטראַט, פאַרשידענע דעוויסעס זענען פארלאנגט אויף די פאַרלענגערונג שיכטע.
דעריבער, נאכדעם וואס די פראדוקציע פון דעם סובסטראט איז פארענדיגט, ווערט א ספעציפישע איינציקע קריסטאל דינע פילם אויסגעוואקסן אויף דעם סובסטראט דורך דעם פארלענגערונג פראצעס.
איצט ווערט דער כעמישער גאז דעפאזיציע מעטאד (CVD) פראצעס בעיקר גענוצט.
דיזיין
נאכדעם וואס דער סאַבסטראַט איז געמאכט, גייט עס אריין אין דער פּראָדוקט פּלאַן בינע.
פֿאַר MOSFET, איז דער פֿאָקוס פֿון דעם דיזיין פּראָצעס דער דיזיין פֿון דער גרוב,אויף איין זייט צו פארמיידן פּאַטענט פארלעצונג(אינפינעאן, ראָם, ST, א.א.וו., האָבן פּאַטענט אויסלייג), און אויף דער אַנדערער זײַט צוטרעפן די מאַנופאַקטוראַביליטי און פּראָדוקציע קאָסטן.
וואַפער פאַבריקאַציע
נאכדעם וואס דער פראדוקט פלאן איז פארענדיגט, גייט עס אריין אין די וועיפער פאבריקאציע שטאפל,און דער פּראָצעס איז בערך ענלעך צו דעם פון סיליקאָן, וואָס האט דער הויפּט די פאלגענדע 5 טריט.
☆טרעט 1: אינדזשעקטירן די מאַסקע
מען מאַכט אַ שיכט סיליקאָן אָקסייד (SiO2) פֿילם, דער פֿאָטאָרעזיסט ווערט באַדעקט, דער פֿאָטאָרעזיסט מוסטער ווערט געפֿאָרעמט דורך די טריט פֿון האָמאָגעניזאַציע, עקספּאָזישאַן, אַנטוויקלונג, אאַז"וו, און די פֿיגור ווערט איבערגעפֿירט צום אָקסייד פֿילם דורך דעם עטשינג פּראָצעס.
☆טרעט 2: יאָן אימפּלאַנטאַציע
דער מאַסקירטער סיליקאָן קאַרבייד וועיפער ווערט געשטעלט אין אַן יאָן אימפּלאַנטער, וואו אַלומינום יאָנען ווערן אינדזשעקטירט צו פאָרמירן אַ פּ-טיפּ דאָפּינג זאָנע, און אויסגעגליכן צו אַקטיוויזירן די אימפּלאַנטירטע אַלומינום יאָנען.
דער אָקסייד פֿילם ווערט אַוועקגענומען, שטיקשטאָף יאָנען ווערן אינדזשעקטירט אין אַ ספּעציפֿישן ראַיאָן פֿון דער פּ-טיפּ דאָפּינג ראַיאָן צו פֿאָרמירן אַ נ-טיפּ קאַנדאַקטיוו ראַיאָן פֿון דער דריינאַדזש און קוואַל, און די אימפּלאַנטירטע שטיקשטאָף יאָנען ווערן אויסגעגליכט צו אַקטיוויזירן זיי.
☆טרעט 3: מאַכט די גריד
מאַכט די גריד. אין דער געגנט צווישן דעם קוואל און דעם דריינאַדזש, ווערט די גייט אָקסייד שיכט צוגעגרייט דורך אַ הויך טעמפּעראַטור אָקסידאַציע פּראָצעס, און די גייט עלעקטראָד שיכט ווערט אָפּגעלייגט צו פֿאָרמירן די גייט קאָנטראָל סטרוקטור.
☆טרעט 4: מאכן פּאַסיוואַציע לייַערס
פּאַסיוואַציע שיכט איז געמאַכט. לייגט אַוועק אַ פּאַסיוואַציע שיכט מיט גוטע איזאָלאַציע אייגנשאַפטן צו פאַרמייַדן ינטערעלעקטראָד ברייקדאַון.
☆טרעט 5: מאַכן דריינאַדזש-מקור עלעקטראָודז
מאַכט אַ דרענאַזש און אַ מקור. די פּאַסיוואַציע שיכט ווערט פּערפאָרירט און מעטאַל ווערט געשפּריצט צו שאַפֿן אַ דרענאַזש און אַ מקור.
פאָטאָ מקור: Xinxi Capital
כאָטש עס איז קליין אונטערשייד צווישן דעם פּראָצעס לעוועל און סיליקאָן באַזירט, רעכט צו די קעראַקטעריסטיקס פון סיליקאָן קאַרבייד מאַטעריאַלס,יאָן אימפּלאַנטאַציע און אַנילינג דאַרפֿן דורכגעפֿירט ווערן אין אַ הויך טעמפּעראַטור סביבה(ביז 1600 °C), וועט הויכע טעמפּעראַטור אַפעקטירן די גיטער סטרוקטור פון דעם מאַטעריאַל אַליין, און די שוועריקייט וועט אויך אַפעקטירן די פּראָדוקציע.
דערצו, פֿאַר MOSFET קאָמפּאָנענטן,די קוואַליטעט פון טויער זויערשטאָף גלייך אַפעקץ די קאַנאַל מאָביליטי און טויער רילייאַבילאַטי, ווייל עס זענען דא צוויי סארטן סיליקאן און קוילן-שטאף אטאמען אין דעם סיליקאן קארבייד מאטעריאל.
דעריבער, איז נויטיק אַ ספּעציעלע טויער מעדיום וווּקס מעטאָדע (נאָך אַ פּונקט איז אַז די סיליקאָן קאַרבייד בויגן איז טראַנספּאַרענט, און די פּאָזיציע אַליינמאַנט אין דער פאָטאָליטאָגראַפי בינע איז שווער צו סיליקאָן).
נאכדעם וואס די וועיפער פאבריקאציע איז געענדיגט, ווערט דער יחיד'דיגער טשיפּ געשניטן אין א נאַקעטן טשיפּ און קען ווערן פארפאקט לויטן צוועק. דער געוויינטלעכער פּראָצעס פאר דיסקרעטע דעווייסעס איז "TO package".
650V CoolSiC™ MOSFETs אין TO-247 פּאַקעט
פאָטאָ: אינפֿינעאָן
דער אויטאמאטיוו פעלד האט הויכע מאַכט און היץ דיסיפּיישאַן רעקווייערמענץ, און מאל איז עס נייטיק צו גלייך בויען בריק סערקאַץ (האַלב בריק אָדער פול בריק, אָדער גלייך פּאַקידזשד מיט דיאָדעס).
דעריבער ווערט עס אָפט פּאַקידזשד גלייך אין מאָדולן אָדער סיסטעמען. לויט דער צאָל טשיפּס פּאַקידזשד אין אַן איינציקן מאָדול, איז די געוויינטלעכע פאָרעם 1 אין 1 (באָרגוואַרנער), 6 אין 1 (אינפינעאָן), אאז"וו, און עטלעכע קאָמפּאַניעס נוצן אַ איין-רער פּאַראַלעל סכעמע.
באָרגוואָרנער ווייפּער
שטיצט צוויי-זייטיג וואַסער קילונג און SiC-MOSFET
Infineon CoolSiC ™ MOSFET מאַדזשולז
אנדערש ווי סיליקאן,סיליקאָן קאַרבייד מאָדולן אַרבעטן ביי אַ העכערער טעמפּעראַטור, אַרום 200 °C.
טראַדיציאָנעל ווייך סאַדער טעמפּעראַטור שמעלץ פונט טעמפּעראַטור איז נידעריק, קענען נישט טרעפן די טעמפּעראַטור באדערפענישן. דעריבער, סיליקאָן קאַרבייד מאַדזשולז אָפט נוצן נידעריק-טעמפּעראַטור זילבער סינטערינג וועלדינג פּראָצעס.
נאכדעם וואס דער מאדול איז פארענדיגט, קען מען עס אנווענדן צום טיילן סיסטעם.
טעסלאַ מאָדעל 3 מאָטאָר קאָנטראָללער
דער נאַקעט טשיפּ קומט פֿון ST, זעלבסט-אַנטוויקלט פּעקל און עלעקטריש דרייוו סיסטעם
☆02 אַפּליקאַציע סטאַטוס פון SiC?
אין די אויטאמאטיוו פעלד, ווערן עלעקטרישע דעווייסעס מערסטנס גענוצט איןDCDC, OBC, מאָטאָר ינווערטערס, עלעקטרישע לופטקילונג ינווערטערס, וויירלעסס טשאַרדזשינג און אנדערע טיילןוואָס דאַרפן AC/DC שנעלע קאַנווערזשאַן (DCDC אַקטירט דער הויפּט ווי אַ שנעלער סוויטש).
פאָטאָ: באָרגוואָרנער
קאַמפּערד מיט סיליקאָן-באַזירטע מאַטעריאַלן, האָבן SIC מאַטעריאַלן העכערעקריטישע לאַווינע ברייקדאַון פעלד שטאַרקייט(3×106V/cm),בעסערע טערמישע קאַנדאַקטיוויטי(49 וואט/מיליקעל) אוןברייטערע באַנד גאַפּ(3.26eV).
ווי ברייטער די באַנד גאַפּ, אַלץ קלענער דער ליקאַדזש קראַנט און אַלץ העכער די עפעקטיווקייט. ווי בעסער די טערמישע קאַנדאַקטיוויטי, אַלץ העכער די קראַנט געדיכטקייט. ווי שטאַרקער די קריטישע לאַווינע ברייקדאַון פעלד איז, אַלץ מער קען מען פֿאַרבעסערן די וואָולטאַזש קעגנשטעל פֿון דעם מיטל.
דעריבער, אין דעם פעלד פון אויף-ברעט הויך וואָולטידזש, MOSFETs און SBD צוגעגרייט דורך סיליקאָן קאַרבייד מאַטעריאַלס צו פאַרבייַטן די יגזיסטינג סיליקאָן-באזירט IGBT און FRD קאָמבינאַציע קענען יפעקטיוולי פֿאַרבעסערן מאַכט און עפעקטיווקייַט,ספּעציעל אין הויך-פרעקווענץ אַפּלאַקיישאַן סינעריאָוז צו רעדוצירן סוויטשינג לאָססעס.
איצט, איז עס מערסטנס מסתּמא צו דערגרייכן גרויס-מאָסשטאַביגע אַפּליקאַציעס אין מאָטאָר ינווערטערס, נאכגעגאנגען דורך OBC און DCDC.
800V וואָולטידזש פּלאַטפאָרמע
אין דער 800V וואָולטאַזש פּלאַטפאָרמע, דער מייַלע פון הויך-פרעקווענץ מאכט פירמעס מער גענייגט צו קלייַבן SiC-MOSFET לייזונג. דעריבער, רובֿ פון די איצטיקע 800V עלעקטראָניש קאָנטראָל פּלאַנירונג SiC-MOSFET.
פּלאַטפאָרמע-לעוועל פּלאַנירונג כוללמאָדערן E-GMP, GM Otenergy – פּיקאַפּ פעלד, Porsche PPE, און Tesla EPA.אחוץ פאר פּאָרשע PPE פּלאַטפאָרמע מאָדעלן וואָס טראָגן נישט עקספּליציט SiC-MOSFET (דער ערשטער מאָדעל איז סיליקאַ-באַזירט IGBT), נעמען אַנדערע פאָרמיטל פּלאַטפאָרמעס אָן SiC-MOSFET סכעמעס.
אוניווערסאַל אולטראַ ענערגיע פּלאַטפאָרמע
800V מאָדעל פּלאַנירונג איז מער,די גרויסע וואנט סאַלאָן סאָרט דזשיאַגיראָנג, בייקי פּאָול פאָקס S HI ווערסיע, אידעאַל מאַשין S01 און W01, קסיאַאָפּענג G9, BMW NK1, טשאַנגאַן אַוויטאַ E11 האָט געזאָגט אַז עס וועט טראָגן די 800V פּלאַטפאָרמע, אין אַדישאַן צו BYD, לאַנטו, GAC 'אַן, מערסעדעס-בענץ, נול ראַן, FAW רעד פאָן, וואָלקסוואַגען האָט אויך געזאָגט אַז 800V טעכנאָלאָגיע איז אין פאָרשונג.
פון דער סיטואַציע פון 800V אָרדערס באַקומען דורך Tier1 סאַפּלייערז,באָרגוואָרנער, וויפּאַי טעכנאָלאָגיע, ZF, יונייטעד עלעקטראָניקס, און הויטשואַןאַלע מודיע 800V עלעקטרישע דרייוו אָרדערס.
400V וואָולטידזש פּלאַטפאָרמע
אין דער 400V וואָולטידזש פּלאַטפאָרמע, SiC-MOSFET איז דער הויפּט אין באַטראַכטונג פון הויך מאַכט און מאַכט געדיכטקייט און הויך עפעקטיווקייט.
אזוי ווי דער טעסלא מאדעל 3\Y מאטאר וואס איז שוין מאסן-פראדוצירט געווארן ביז יעצט, די שפיץ-מאכט פון BYD האנהאו מאטאר איז בערך 200 קילוואט (טעסלא 202 קילוואט, 194 קילוואט, 220 קילוואט, BYD 180 קילוואט), וועט NIO אויך ניצן SiC-MOSFET פראדוקטן אנפאנגענדיג פון ET7 און דעם ET5 וואס וועט ווערן אויסגערעכנט שפעטער. די שפיץ-מאכט איז 240 קילוואט (ET5 210 קילוואט).
דערצו, פון דער פּערספּעקטיוו פון הויך עפעקטיווקייט, עטלעכע ענטערפּריסעס זענען אויך יקספּלאָרינג די מעגלעכקייט פון אַגזיליערי פלאַדינג SiC-MOSFET פּראָדוקטן.
פּאָסט צייט: יולי-08-2023
