| 探針臺(tái) |
2020-05-09 16:05 |
SiC在半導(dǎo)體中的好處
隨著電子設(shè)備和邏輯板的市場(chǎng)進(jìn)一步增長(zhǎng)，傳統(tǒng)硅的缺點(diǎn)日益凸顯，為此設(shè)計(jì)師和制造商一直在尋找更好，更智能的方法來(lái)制造這些重要組件。碳化硅就是這樣一個(gè)存在，由于碳化硅材料具有較大的禁帶寬度以及優(yōu)異的導(dǎo)熱性能，相比傳統(tǒng)硅技術(shù)，碳化硅技術(shù)可以兼得高頻和高壓這兩個(gè)重要特性。而且相同規(guī)格的碳化硅芯片只有硅芯片十分之一大小，不僅如此，基于碳化硅技術(shù)的系統(tǒng)應(yīng)用中，更少的散熱需求和更小的被動(dòng)元器件導(dǎo)致整個(gè)裝置的體積也大大減小。 }8 qsE
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因此碳化硅功率半導(dǎo)體在普通硅半導(dǎo)體中脫穎而出，在電子電力、光電子以及微波通訊等領(lǐng)域均有著廣闊的應(yīng)用前景。 mh8~w~/[
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電力行業(yè)是SiC功率半導(dǎo)體的重要市場(chǎng)之一，特別是由于其在大功率應(yīng)用場(chǎng)合中仍然有較低的功耗。以SiC為代表的第三代半導(dǎo)體具有禁帶寬、熱導(dǎo)率高，擊穿場(chǎng)強(qiáng)高，飽和電子漂移速率高，化學(xué)性能穩(wěn)定，硬度高，抗磨損，高鍵和高能量以及抗輻射等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于制造高溫，高頻，高功率，抗輻射，大功率和高密集集成電子器件。 (" >gLr
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用SiC制造的組件包括二極管，各種晶體管類(lèi)型（例如MOSFET，JFET和IGBT）和柵極截止晶閘管，通過(guò)使用這樣的基本構(gòu)建塊，可以創(chuàng)建更小，更輕，效率極高的電源模塊，用于將電源切換到負(fù)載或從負(fù)載切換電源以及進(jìn)行轉(zhuǎn)換。用SiC襯底開(kāi)發(fā)的電力電子器件可用在輸變電、風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能、混合動(dòng)力汽車(chē)等電力電子領(lǐng)域，降低電力損失，減少發(fā)熱量，高溫工作，提高效率，增加可靠性。 -'!%\E;5
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早期用例，特斯拉已經(jīng)將意法半導(dǎo)體的基于SiC MOSFET的功率模塊集成到Model 3逆變器中。Model 3具有一個(gè)主逆變器，該逆變器需要24個(gè)電源模塊，每個(gè)電源模塊均基于兩個(gè)碳化硅MOSFET管芯，每輛汽車(chē)總共有48個(gè)SiC MOSFET管芯。這些MOSFET由位于意大利卡塔尼亞的意法半導(dǎo)體晶圓廠制造。 &$</|F)y
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早在2014年5月，豐田汽車(chē)宣布通過(guò)使用SiC功率半導(dǎo)體，將混合動(dòng)力汽車(chē)的燃油效率提高10％（在日本國(guó)土交通省的JC08測(cè)試周期下），并減少了汽車(chē)的使用。與僅含Si功率半導(dǎo)體的當(dāng)前PCU相比，功率控制單元（PCU）的尺寸縮小了80％。但由于SiC晶圓（基板）不足，豐田還未采用。 (e;9 ,~u)
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在光電子領(lǐng)域，SiC材料具有與GaN晶格失配小、熱導(dǎo)率高、器件尺寸小、抗靜電能力強(qiáng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是GaN系外延材料的理想襯底，由于其良好的熱導(dǎo)率，解決了功率型GaN-LED器件的散熱問(wèn)題，特別適合制備大功率的半導(dǎo)體照明用LED，這樣大大提高了出光效率，又能有效的降低能耗。 |.Pl[y
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在微波通訊領(lǐng)域，SiC作為一種寬帶隙的半導(dǎo)體材料，同時(shí)還具有較寬的工作頻帶，（0~400GHz），加之其優(yōu)異的高溫特性，高擊穿電場(chǎng)，高熱導(dǎo)率和電子飽和速率等特性，在微波通訊領(lǐng)域也占有一席之地。實(shí)現(xiàn)了通訊器件的高效能，高機(jī)動(dòng)，高波段和小型化的，特別是在X波段以上的T/R組件，5G通訊基站中的應(yīng)用備受關(guān)注。 .%4{zaB
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業(yè)內(nèi)人士指出，電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)是SiC應(yīng)用前景zui廣闊的行業(yè)，SiC技術(shù)帶來(lái)的電池使用效率顯著提升以及電驅(qū)動(dòng)裝置重量和體積的縮小正是電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)zui需要的。而就目前來(lái)看，工業(yè)電源行業(yè)是SiC普及和應(yīng)用率較高的行業(yè)，使用碳化硅產(chǎn)品可以顯著提升工業(yè)領(lǐng)域的電能利用效率。 8oj-5|ct
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那么碳化硅半導(dǎo)體有不利之處嗎？就目前而言，成本是將SiC技術(shù)引入更廣泛的電氣和電力產(chǎn)品中的少數(shù)明顯缺點(diǎn)之一。SiC半導(dǎo)體的價(jià)格可能是普通硅IGBT的五倍。但回顧過(guò)去十年，可以清晰的看到碳化硅市場(chǎng)一直在快速增長(zhǎng)，這也得益于碳化硅材料端技術(shù)的發(fā)展，材料成本的不斷降低。因此各大公司都在大力擁抱SiC半導(dǎo)體，國(guó)內(nèi)企業(yè)和投資者也在大力推動(dòng)SiC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 !*gTC1bv B
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國(guó)內(nèi)SiC產(chǎn)業(yè)動(dòng)作頻頻 O$=)
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