קאַמפּערד מיט סיליציום-באזירט מאַכט סעמיקאַנדאַקטערז, SiC (סיליציום קאַרבידע) מאַכט סעמיקאַנדאַקטערז האָבן באַטייַטיק אַדוואַנטידזשיז אין סוויטשינג אָפטקייַט, אָנווער, היץ דיסיפּיישאַן, מיניאַטוריזאַטיאָן, עטק.
מיט די גרויס-וואָג פּראָדוקציע פון סיליציום קאַרבידע ינווערטערס דורך טעסלאַ, מער קאָמפּאַניעס האָבן אויך אנגעהויבן צו לאַנד סיליציום קאַרבידע פּראָדוקטן.
SiC איז אַזוי "אַמייזינג", ווי אויף ערד איז עס געמאכט?וואָס זענען די אַפּלאַקיישאַנז איצט?לאמיר זעהן!
01 ☆ געבורט פון אַ סיק
ווי אנדערע מאַכט סעמיקאַנדאַקטערז, די SiC-MOSFET ינדאַסטרי קייט כוללדי לאַנג קריסטאַל - סאַבסטרייט - עפּיטאַקסי - פּלאַן - מאַנופאַקטורינג - פּאַקקאַגינג לינק.
לאנג קריסטאַל
בעשאַס די לאַנג קריסטאַל פֿאַרבינדונג, ניט ענלעך דער צוגרייטונג פון די טיראַ אופֿן געניצט דורך איין קריסטאַל סיליציום, סיליציום קאַרבידע דער הויפּט אַדאַפּץ גשמיות גאַז טראַנספּערטיישאַן אופֿן (פּווט, אויך באקאנט ווי ימפּרוווד לי אָדער זוימען קריסטאַל סובלימאַטיאָן אופֿן), הויך טעמפּעראַטור כעמישער גאַז דעפּאַזישאַן אופֿן (HTCVD) ) ביילאגעס.
☆ האַרץ שריט
1. קאַרבאָניק האַרט רוי מאַטעריאַל;
2. נאָך באַהיצונג, די קאַרבידע האַרט ווערט גאַז;
3. גאַז מאַך צו די ייבערפלאַך פון די זוימען קריסטאַל;
4. גאַז וואקסט אויף די ייבערפלאַך פון די זוימען קריסטאַל אין אַ קריסטאַל.
בילד מקור: "טעכניש פונט צו דיסאַסעמבאַל PVT גראָוט סיליציום קאַרבידע"
פאַרשידענע קראַפצמאַנשיפּ האט געפֿירט צוויי הויפּט דיסאַדוואַנטידזשיז קאַמפּערד מיט די סיליציום באַזע:
ערשטער, פּראָדוקציע איז שווער און די טראָגן איז נידעריק.די טעמפּעראַטור פון די טשאַד-באזירט גאַז פאַסע וואקסט העכער 2300 ° C און די דרוק איז 350 מפּאַ.די גאנצע פינצטער קעסטל איז געפירט אויס, און עס איז גרינג צו מישן אין ימפּיוראַטיז.די טראָגן איז נידעריקער ווי די סיליציום באַזע.די גרעסערע די דיאַמעטער, די נידעריקער די טראָגן.
די רגע איז פּאַמעלעך וווּקס.די גאַווערנאַנס פון די פּווט אופֿן איז זייער פּאַמעלעך, די גיכקייַט איז וועגן 0.3-0.5 מם / ה, און עס קענען וואַקסן 2 סענטימעטער אין 7 טעג.די מאַקסימום קענען בלויז וואַקסן 3-5 סענטימעטער, און דער דיאַמעטער פון די קריסטאַל ינגגאַט איז מערסטנס 4 אינטשעס און 6 אינטשעס.
די סיליציום-באזירט 72H קענען וואַקסן צו אַ הייך פון 2-3 ם, מיט דיאַמעטערס מערסטנס 6 אינטשעס און 8-אינטש נייַ פּראָדוקציע קאַפּאַציטעט פֿאַר 12 אינטשעס.דעריבער, סיליציום קאַרבידע איז אָפט גערופן קריסטאַל ינגגאַט, און סיליציום ווערט אַ קריסטאַל שטעקן.
קאַרבידע סיליציום קריסטאַל ינגגאַץ
סאַבסטרייט
נאָך די לאַנג קריסטאַל איז געענדיקט, עס גייט אריין די פּראָדוקציע פּראָצעס פון די סאַבסטרייט.
נאָך טאַרגעטעד קאַטינג, גרינדינג (פּראָסט גרינדינג, פייַן גרינדינג), פּאַלישינג (מעטשאַניקאַל פּאַלישינג), הינטער-פּינטלעכקייַט פּאַלישינג (כעמיש מעטשאַניקאַל פּאַלישינג), די סיליציום קאַרבידע סאַבסטרייט איז באקומען.
דער סאַבסטרייט דער הויפּט פיעסעסדי ראָלע פון גשמיות שטיצן, טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי און קאַנדאַקטיוואַטי.די שוועריקייט פון פּראַסעסינג איז אַז די סיליציום קאַרבידע מאַטעריאַל איז הויך, קריספּי און סטאַביל אין כעמיש פּראָפּערטיעס.דעריבער, טראדיציאנעלן סיליציום-באזירט פּראַסעסינג מעטהאָדס זענען נישט פּאַסיק פֿאַר סיליציום קאַרבידע סאַבסטרייט.
די קוואַליטעט פון די קאַטינג ווירקונג גלייַך אַפעקץ די פאָרשטעלונג און יוטאַלאַזיישאַן עפעקטיווקייַט (פּרייַז) פון סיליציום קאַרבידע פּראָדוקטן, אַזוי עס איז פארלאנגט צו זיין קליין, מונדיר גרעב און נידעריק קאַטינג.
דערווייל,4-אינטש און 6-אינטש דער הויפּט ניצט מאַלטי-שורה קאַטינג עקוויפּמענט,קאַטינג סיליציום קריסטאַלז אין דין סלייסיז מיט אַ גרעב פון ניט מער ווי 1 מם.
מולטי-שורה קאַטינג סכעמאַטיש דיאַגראַמע
אין דער צוקונפֿט, מיט די פאַרגרעסערן אין די גרייס פון קאַרבאַנייזד סיליציום ווייפערז, די פאַרגרעסערן אין מאַטעריאַל יוטאַלאַזיישאַן רעקווירעמענץ וועט פאַרגרעסערן, און טעקנאַלאַדזשיז אַזאַ ווי לאַזער סלייסינג און קאַלט צעשיידונג וועט ביסלעכווייַז זיין געווענדט.
אין 2018, Infineon קונה Siltectra GmbH, וואָס דעוועלאָפּעד אַן ינאַווייטיוו פּראָצעס באקאנט ווי קאַלט קראַקינג.
קאַמפּערד מיט דעם טראדיציאנעלן מאַלטי-דראָט קאַטינג פּראָצעס אָנווער פון 1/4,דער קאַלט קראַקינג פּראָצעס בלויז פאַרפאַלן 1/8 פון די סיליציום קאַרבידע מאַטעריאַל.
פאַרלענגערונג
זינט די סיליציום קאַרבידע מאַטעריאַל קענען נישט מאַכן מאַכט דעוויסעס גלייַך אויף די סאַבסטרייט, פאַרשידן דעוויסעס זענען פארלאנגט אויף די פאַרלענגערונג שיכטע.
דעריבער, נאָך די פּראָדוקציע פון די סאַבסטרייט איז געענדיקט, אַ ספּעציפיש איין קריסטאַל דין פילם איז דערוואַקסן אויף די סאַבסטרייט דורך די פאַרלענגערונג פּראָצעס.
דערווייַל, דער פּראָצעס פון כעמישער גאַז דעפּאַזישאַן (CVD) איז דער הויפּט געניצט.
פּלאַן
נאָך די סאַבסטרייט איז געמאכט, עס גייט אריין די פּראָדוקט פּלאַן בינע.
פֿאַר MOSFET, דער פאָקוס פון די פּלאַן פּראָצעס איז די פּלאַן פון די נאָרע,אויף די איין האַנט צו ויסמייַדן פּאַטענט ינפרינדזשמאַנט(Infineon, Rohm, ST, אאז"ו ו, האָבן פּאַטענט אויסלייג), און אויף די אנדערע האַנטטרעפן די מאַנופאַקטוראַביליטי און מאַנופאַקטורינג קאָס.
פּראָדוקציע פון ווייפער
נאָך די פּראָדוקט פּלאַן איז געענדיקט, עס גייט אריין די וואַפער מאַנופאַקטורינג בינע,און דער פּראָצעס איז בעערעך ענלעך צו אַז פון סיליציום, וואָס דער הויפּט האט די פאלגענדע 5 סטעפּס.
☆ שריט 1: אַרייַנשפּריצן די מאַסקע
א פּלאַסט פון סיליציום אַקסייד (SiO2) פילם איז געמאכט, די פאָטאָרעסיסט איז קאָוטאַד, די פאָטאָרעסיסט מוסטער איז געשאפן דורך די סטעפּס פון האָמאָגעניזאַטיאָן, ויסשטעלן, אַנטוויקלונג, אאז"ו ו, און די פיגור איז טראַנספערד צו די אַקסייד פילם דורך די עטשינג פּראָצעס.
☆ שריט 2: יאָן ימפּלאַנטיישאַן
די מאַסקט סיליציום קאַרבידע ווייפער איז געשטעלט אין אַ יאָן ימפּלאַנטער, ווו אַלומינום ייאַנז זענען ינדזשעקטיד צו פאָרעם אַ פּ-טיפּ דאָפּינג זאָנע, און אַנניילד צו אַקטאַווייט די ימפּלאַנטיד אַלומינום ייאַנז.
די אַקסייד פילם איז אַוועקגענומען, ניטראָגען ייאַנז זענען ינדזשעקטיד אין אַ ספּעציפיש געגנט פון די פּ-טיפּ דאָפּינג געגנט צו פאָרעם אַ N-טיפּ קאַנדאַקטיוו געגנט פון די פליסן און מקור, און די ימפּלאַנטיד ניטראָגען ייאַנז זענען אַנניילד צו אַקטאַווייט זיי.
☆ טרעטן 3: מאַכן די גריד
מאַכן די גריד.אין דער געגנט צווישן די מקור און פליסן, די טויער אַקסייד שיכטע איז צוגעגרייט דורך הויך טעמפּעראַטור אַקסאַדיישאַן פּראָצעס, און די טויער ילעקטראָוד שיכטע איז דאַפּאַזיטיד צו פאָרעם די טויער קאָנטראָל סטרוקטור.
☆ טרעטן 4: מאַכן פּאַסיוויישאַן לייַערס
פּאַסיוואַטיאָן שיכטע איז געמאכט.אַוועקלייגן אַ פּאַסיוויישאַן שיכטע מיט גוט ינסאַליישאַן קעראַקטעריסטיקס צו פאַרמייַדן ינטערעלעקטראָדע ברייקדאַון.
☆ טרעטן 5: מאַכן פליסן-מקור ילעקטראָודז
מאַכן פליסן און מקור.די פּאַססיוואַטיאָן שיכטע איז פּערפערייטאַד און מעטאַל איז ספּאַטערד צו פאָרעם אַ פליסן און אַ מקור.
פאָטאָ מקור: Xinxi Capital
כאָטש עס איז קליין חילוק צווישן דעם פּראָצעס מדרגה און סיליציום באזירט, רעכט צו דער טשאַראַקטעריסטיקס פון סיליציום קאַרבידע מאַטעריאַלס,יאָן ימפּלאַנטיישאַן און אַנילינג דאַרפֿן צו זיין דורכגעקאָכט אין אַ הויך טעמפּעראַטור סוויווע(אַרויף צו 1600 ° C), הויך טעמפּעראַטור וועט ווירקן די לאַטאַס סטרוקטור פון די מאַטעריאַל זיך, און די שוועריקייט וועט אויך ווירקן די טראָגן.
אין אַדישאַן, פֿאַר MOSFET קאַמפּאָונאַנץ,די קוואַליטעט פון טויער זויערשטאָף גלייַך אַפעקץ די קאַנאַל מאָביליטי און טויער רילייאַבילאַטי, ווייַל עס זענען צוויי מינים פון סיליציום און טשאַד אַטאָמס אין די סיליציום קאַרבידע מאַטעריאַל.
דעריבער, אַ ספּעציעל טויער מיטל גראָוט אופֿן איז פארלאנגט (אן אנדער פונט איז אַז די סיליציום קאַרבידע בויגן איז טראַנספּעראַנט, און די שטעלע אַליינמאַנט אין די פאָטאָליטהאָגראַפי בינע איז שווער צו סיליציום).
נאָך די ווייפער מאַנופאַקטורינג איז געענדיקט, די יחיד שפּאָן איז שנייַדן אין אַ נאַקעט שפּאָן און קענען זיין פּאַקידזשד לויט די ציל.דער פּראָסט פּראָצעס פֿאַר דיסקרעטע דעוויסעס איז צו פּעקל.
650 וו CoolSiC ™ MOSFETs אין TO-247 פּעקל
פאָטאָ: ינפינעאָן
די אָטאַמאָוטיוו פעלד האט הויך מאַכט און היץ דיסיפּיישאַן באדערפענישן, און מאל עס איז נייטיק צו גלייַך בויען בריק סערקאַץ (האַלב בריק אָדער פול בריק, אָדער גלייַך פּאַקידזשד מיט דייאָודז).
דעריבער, עס איז אָפט פּאַקידזשד גלייַך אין מאַדזשולז אָדער סיסטעמען.לויט די נומער פון טשיפּס פּאַקידזשד אין אַ איין מאָדולע, די פּראָסט פאָרעם איז 1 אין 1 (BorgWarner), 6 אין 1 (Infineon), אאז"ו ו, און עטלעכע קאָמפּאַניעס נוצן אַ איין-רער פּאַראַלעל סכעמע.
Borgwarner Viper
שטיצט טאָפּל-סיידאַד וואַסער קאָאָלינג און SiC-MOSFET
Infineon CoolSiC ™ MOSFET מאַדזשולז
ניט ענלעך סיליציום,סיליציום קאַרבידע מאַדזשולז אַרבעטן אין אַ העכער טעמפּעראַטור, וועגן 200 ° סי.
טראַדיציאָנעל ווייך סאַדער טעמפּעראַטור מעלטינג פונט טעמפּעראַטור איז נידעריק, קענען נישט טרעפן די טעמפּעראַטור רעקווירעמענץ.דעריבער, סיליציום קאַרבידע מאַדזשולז אָפט נוצן נידעריק-טעמפּעראַטור זילבער סינטערינג וועלדינג פּראָצעס.
נאָך די מאָדולע איז געענדיקט, עס קענען זיין געווענדט צו די פּאַרץ סיסטעם.
טעסלאַ מאָדעל 3 מאָטאָר קאָנטראָללער
די נאַקעט שפּאָן קומט פון ST, זיך-דעוועלאָפּעד פּעקל און עלעקטריק פאָר סיסטעם
☆02 אַפּפּליקאַטיאָן סטאַטוס פון SiC?
אין די אָטאַמאָוטיוו פעלד, מאַכט דעוויסעס זענען דער הויפּט געניצט איןDCDC, OBC, מאָטאָר ינווערטערס, עלעקטריק לופטקילונג ינווערטערס, וויירליס טשאַרדזשינג און אנדערע פּאַרץוואָס דאַרפן אַק / דק שנעל קאַנווערזשאַן (דקדק דער הויפּט אקטן ווי אַ שנעל באַשטימען).
פאָטאָ: BorgWarner
קאַמפּערד מיט סיליציום-באזירט מאַטעריאַלס, SIC מאַטעריאַלס האָבן העכערקריטיש לאַווינע ברייקדאַון פעלד שטאַרקייַט(3 × 106 וו / סענטימעטער),בעסער טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי(49 וו / מק) אוןברייטער באַנד ריס(3.26עוו).
די ברייט די באַנד ריס, די קלענערער די ליקאַדזש קראַנט און די העכער די עפעקטיווקייַט.די בעסער די טערמאַל קאַנדאַקטיוואַטי, די העכער די קראַנט געדיכטקייַט.די שטארקער די קריטיש לאַווינע ברייקדאַון פעלד איז, די וואָולטידזש קעגנשטעל פון די מיטל קענען זיין ימפּרוווד.
דעריבער, אין די פעלד פון הויך וואָולטידזש אויף ברעט, MOSFETs און SBD צוגעגרייט דורך סיליציום קאַרבידע מאַטעריאַלס צו פאַרבייַטן די יגזיסטינג סיליציום-באזירט IGBT און FRD קאָמבינאַציע קענען יפעקטיוולי פֿאַרבעסערן מאַכט און עפעקטיווקייַט,ספּעציעל אין הויך-אָפטקייַט אַפּלאַקיישאַן סינעריאָוז צו רעדוצירן סוויטשינג לאָססעס.
דערווייַל, עס איז מערסט מסתּמא צו דערגרייכן גרויס-וואָג אַפּלאַקיישאַנז אין מאָטאָר ינווערטערס, נאכגעגאנגען דורך OBC און DCDC.
800 וו וואָולטידזש פּלאַטפאָרמע
אין די 800 וו וואָולטידזש פּלאַטפאָרמע, די מייַלע פון הויך אָפטקייַט מאכט ענטערפּריסעס מער גענייגט צו קלייַבן SiC-MOSFET לייזונג.דעריבער, רובֿ פון די קראַנט 800 וו עלעקטראָניש קאָנטראָל פּלאַנירונג סיק-מאָספעט.
פּלאַטפאָרם-מדרגה פּלאַנירונג כוללמאָדערן E-GMP, GM Otenergy - פּיקאַפּ פעלד, Porsche PPE און Tesla EPA.אַחוץ פֿאַר Porsche PPE פּלאַטפאָרמע מאָדעלס וואָס טאָן ניט בפירוש פירן SiC-MOSFET (דער ערשטער מאָדעל איז סיליקאַ-באזירט IGBT), אנדערע פאָרמיטל פּלאַטפאָרמס אַדאַפּט SiC-MOSFET סקימז.
וניווערסאַל אַלטראַ ענערגיע פּלאַטפאָרמע
800 וו מאָדעל פּלאַנירונג איז מער,די גרויס וואנט סאַלאָן סאָרט Jiagirong, Beiqi פלאָקן Fox S HI ווערסיע, ידעאַל מאַשין S01 און W01, Xiaopeng G9, BMW NK1, Changan Avita E11 האט געזאגט אַז עס וועט פירן 800 וו פּלאַטפאָרמע, אין אַדישאַן צו BYD, Lantu, GAC 'an, Mercedes-Benz, Zero Run, FAW Red Flag, Volkswagen אויך געזאגט 800V טעכנאָלאָגיע אין פאָרשונג.
פֿון די סיטואַציע פון 800 וו אָרדערס באקומען דורך Tier1 סאַפּלייערז,BorgWarner, Wipai Technology, ZF, United Electronics און Huichuanאַלע אַנאַונסט 800 וו עלעקטריק פאָר אָרדערס.
400 וו וואָולטידזש פּלאַטפאָרמע
אין די 400 וו וואָולטידזש פּלאַטפאָרמע, SiC-MOSFET איז דער הויפּט אין די באַטראַכטונג פון הויך מאַכט און מאַכט געדיכטקייַט און הויך עפעקטיווקייַט.
אַזאַ ווי די טעסלאַ מאָדעל 3\Y מאָטאָר וואָס איז איצט מאַסע-געשאפן, די שפּיץ מאַכט פון BYD Hanhou מאָטאָר איז וועגן 200Kw (טעסלאַ 202Kw, 194Kw, 220Kw, BYD 180Kw), NIO וועט אויך נוצן SiC-MOSFET פּראָדוקטן סטאַרטינג פון ET7 און די ET5 וואָס וועט זיין ליסטעד שפּעטער.די שפּיץ מאַכט איז 240 קוו (עט 5 210 קוו).
אין אַדישאַן, פֿון דער פּערספּעקטיוו פון הויך עפעקטיווקייַט, עטלעכע ענטערפּריסעס אויך ויספאָרשן די פיזאַבילאַטי פון אַגזיליערי פלאַדינג SiC-MOSFET פּראָדוקטן.
פּאָסטן צייט: יולי-08-2023