SiC తయారీలో ఏ సవాళ్లు ఉన్నాయి?

SiC అనేది ట్రాక్షన్ ఇన్వర్టర్లు మరియు ఆన్‌బోర్డ్ ఛార్జర్‌ల కోసం ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల (EVలు)లో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది, అలాగే DC ఫాస్ట్ ఛార్జర్‌లు, సోలార్ ఇన్‌వర్టర్‌లు, ఎనర్జీ స్టోరేజ్ సిస్టమ్‌లు మరియు నిరంతర విద్యుత్ సరఫరా (UPS) వంటి మౌలిక సదుపాయాల అప్లికేషన్‌లలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. ఒక శతాబ్దానికి పైగా భారీ ఉత్పత్తిలో ఉపయోగించినప్పటికీ-ప్రారంభంలో ఒక రాపిడి పదార్థంగా-SiC అధిక వోల్టేజ్ మరియు అధిక శక్తి అనువర్తనాల్లో అసాధారణమైన పనితీరును కూడా ప్రదర్శించింది.

భౌతిక లక్షణాల కోణం నుండి,సిలికాన్ కార్బైడ్అధిక ఉష్ణ వాహకత, అధిక సంతృప్త ఎలక్ట్రాన్ డ్రిఫ్ట్ వేగాన్ని మరియు అధిక బ్రేక్‌డౌన్ ఎలక్ట్రిక్ ఫీల్డ్‌ను ప్రదర్శిస్తుంది (మూర్తి 1లో చూపిన విధంగా). ఫలితంగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ ఆధారంగా వ్యవస్థలు శక్తి నష్టాలను గణనీయంగా తగ్గించగలవు మరియు ఆపరేషన్ సమయంలో వేగంగా మారే వేగాన్ని సాధించగలవు. సాంప్రదాయ సిలికాన్ MOSFET మరియు IGBT పరికరాలతో పోలిస్తే, సిలికాన్ కార్బైడ్ ఈ ప్రయోజనాలను చిన్న పరిమాణాలలో అందించగలదు, అధిక సామర్థ్యం మరియు అత్యుత్తమ పనితీరును అందిస్తుంది.

మూర్తి 1: సిలికాన్ మరియు వైడ్ బ్యాండ్‌గ్యాప్ మెటీరియల్స్ యొక్క లక్షణాలు

సిలికాన్ కార్బైడ్ యొక్క ఆపరేషన్ పరిమితులను అధిగమించవచ్చుసిలికాన్, సిలికాన్ IGBTల కంటే ఎక్కువ కార్యాచరణ పౌనఃపున్యాలతో, మరియు ఇది శక్తి సాంద్రతను కూడా గణనీయంగా పెంచుతుంది.

మూర్తి 2: SiC vs Si

అవకాశాలు ఏమి చేస్తాయిసిలికాన్ కార్బైడ్వర్తమానమా?

తయారీదారుల కోసం, సిలికాన్ కార్బైడ్ ఒక ముఖ్యమైన పోటీ ప్రయోజనంగా గుర్తించబడింది. ఇది శక్తి-సమర్థవంతమైన వ్యవస్థలను నిర్మించడానికి అవకాశాలను అందించడమే కాకుండా ఈ వ్యవస్థల మొత్తం పరిమాణం, బరువు మరియు వ్యయాన్ని కూడా సమర్థవంతంగా తగ్గిస్తుంది. ఎందుకంటే సిలికాన్-ఆధారిత సిస్టమ్‌లతో పోలిస్తే సిలికాన్ కార్బైడ్‌ని ఉపయోగించే సిస్టమ్‌లు సాధారణంగా ఎక్కువ శక్తి-సమర్థవంతమైనవి, కాంపాక్ట్ మరియు మన్నికైనవి, నిష్క్రియ భాగాల పరిమాణాన్ని తగ్గించడం ద్వారా డిజైనర్‌లు ఖర్చులను తగ్గించుకోవడానికి వీలు కల్పిస్తుంది. మరింత ప్రత్యేకంగా, SiC పరికరాల యొక్క తక్కువ ఉష్ణ ఉత్పత్తి కారణంగా, మూర్తి 3లో చూపిన విధంగా, ఆపరేటింగ్ ఉష్ణోగ్రత సంప్రదాయ పరిష్కారాల కంటే తక్కువగా నిర్వహించబడుతుంది. ఇది విశ్వసనీయతను పెంచడం మరియు పరికరాల జీవితకాలం పొడిగించడంతోపాటు సిస్టమ్ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది.

మూర్తి 3: సిలికాన్ కార్బైడ్ అప్లికేషన్స్ యొక్క ప్రయోజనాలు

డిజైన్ మరియు తయారీ దశలో, సింటరింగ్ వంటి కొత్త చిప్ బాండింగ్ టెక్నాలజీల స్వీకరణ, మరింత ప్రభావవంతమైన ఉష్ణ వెదజల్లడానికి మరియు కనెక్షన్ విశ్వసనీయతను నిర్ధారించడానికి సహాయపడుతుంది. సిలికాన్ పరికరాలతో పోలిస్తే, SiC పరికరాలు అధిక వోల్టేజీల వద్ద పని చేయగలవు మరియు వేగవంతమైన స్విచింగ్ వేగాన్ని అందిస్తాయి. ఈ ప్రయోజనాలు డిజైనర్లు వ్యయ పోటీతత్వాన్ని పెంపొందిస్తూ సిస్టమ్ స్థాయిలో కార్యాచరణను ఎలా ఆప్టిమైజ్ చేయాలో పునరాలోచించడానికి వీలు కల్పిస్తాయి. ప్రస్తుతం, సిలికాన్ కార్బైడ్ డయోడ్‌లు, MOSFETలు మరియు మాడ్యూల్స్‌తో సహా అనేక అధిక-పనితీరు పరికరాలు SiC సాంకేతికతను ఉపయోగిస్తున్నాయి.

సిలికాన్ మెటీరియల్‌లతో పోలిస్తే, SiC యొక్క అత్యుత్తమ పనితీరు అభివృద్ధి చెందుతున్న అప్లికేషన్‌ల కోసం విస్తృత అవకాశాలను తెరుస్తుంది. SiC పరికరాలు సాధారణంగా 650V కంటే తక్కువ లేని వోల్టేజ్‌ల కోసం రూపొందించబడ్డాయి మరియు ముఖ్యంగా 1200V కంటే ఎక్కువ, SiC అనేక అనువర్తనాలకు ప్రాధాన్యత ఎంపిక అవుతుంది. సోలార్ ఇన్వర్టర్‌లు, EV ఛార్జింగ్ స్టేషన్‌లు మరియు ఇండస్ట్రియల్ AC నుండి DC మార్పిడి వంటి అప్లికేషన్‌లు క్రమంగా SiC టెక్నాలజీ వైపు మళ్లుతాయని భావిస్తున్నారు. మరొక అప్లికేషన్ ప్రాంతం సాలిడ్-స్టేట్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్లు, ఇక్కడ ఇప్పటికే ఉన్న కాపర్ మరియు మాగ్నెటిక్ ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లు క్రమంగా SiC సాంకేతికతతో భర్తీ చేయబడతాయి, పవర్ ట్రాన్స్‌మిషన్ మరియు మార్పిడిలో అధిక సామర్థ్యం మరియు విశ్వసనీయతను అందిస్తాయి.

తయారీ సవాళ్లు ఏమి చేస్తాయిసిలికాన్ కార్బైడ్ముఖమా?

సిలికాన్ కార్బైడ్ విస్తారమైన మార్కెట్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నప్పటికీ, దాని తయారీ ప్రక్రియ కూడా అనేక సవాళ్లను ఎదుర్కొంటుంది. ప్రారంభంలో, ముడి పదార్ధాల స్వచ్ఛత-అంటే SiC గ్రాన్యూల్స్ లేదా పౌడర్లు-నిశ్చయపరచాలి. దీన్ని అనుసరించి, అత్యంత స్థిరమైన SiC కడ్డీల ఉత్పత్తి (మూర్తి 4లో చిత్రీకరించినట్లు) తుది ఉత్పత్తి యొక్క విశ్వసనీయతను నిర్ధారించడానికి ప్రతి తదుపరి ప్రాసెసింగ్ దశలో అనుభవాన్ని సేకరించడం అవసరం (మూర్తి 5లో చూపిన విధంగా).

SiC యొక్క ప్రత్యేక సవాలు ఏమిటంటే, ఇది ద్రవ దశను కలిగి ఉండదు, అంటే సాంప్రదాయ కరిగే పద్ధతులను ఉపయోగించి దీనిని పెంచడం సాధ్యం కాదు. క్రిస్టల్ పెరుగుదల ఖచ్చితంగా నియంత్రిత ఒత్తిళ్లలో తప్పనిసరిగా జరగాలి, సిలికాన్ కంటే SiC తయారీ మరింత క్లిష్టంగా ఉంటుంది. అధిక-ఉష్ణోగ్రత మరియు అల్ప పీడన వాతావరణంలో స్థిరత్వం నిర్వహించబడితే, SiC ద్రవ దశకు గురికాకుండా నేరుగా వాయు పదార్థాలుగా కుళ్ళిపోతుంది.

ఈ లక్షణం కారణంగా, SiC క్రిస్టల్ పెరుగుదల సాధారణంగా సబ్లిమేషన్ లేదా ఫిజికల్ ఆవిరి రవాణా (PVT) పద్ధతులను ఉపయోగిస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలో, SiC పౌడర్ ఫర్నేస్ లోపల ఒక క్రూసిబుల్‌లో ఉంచబడుతుంది మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రతలకు (2200 ° C కంటే ఎక్కువ) వేడి చేయబడుతుంది. SiC సబ్లిమేట్ అయినప్పుడు, ఇది ఒక స్ఫటికాన్ని ఏర్పరచడానికి ఒక సీడ్ క్రిస్టల్‌పై స్ఫటికీకరించబడుతుంది. PVT వృద్ధి పద్ధతిలో కీలకమైన భాగం సీడ్ క్రిస్టల్, దీని వ్యాసం కడ్డీని పోలి ఉంటుంది. ముఖ్యంగా, PVT ప్రక్రియ యొక్క వృద్ధి రేటు చాలా నెమ్మదిగా ఉంది, గంటకు సుమారుగా 0.1 నుండి 0.5 మిల్లీమీటర్లు.

మూర్తి 4: సిలికాన్ కార్బైడ్ పౌడర్, కడ్డీలు మరియు పొరలు

సిలికాన్‌తో పోలిస్తే SiC యొక్క తీవ్ర కాఠిన్యం కారణంగా, దిపొరతయారీ ప్రక్రియ మరింత క్లిష్టంగా ఉంటుంది. SiC అనేది అనూహ్యంగా కఠినమైన పదార్థం, ఇది డైమండ్ రంపాలతో కూడా కత్తిరించడం సవాలుగా మారుతుంది, కాఠిన్యం అనేక ఇతర సెమీకండక్టర్ పదార్థాల నుండి వేరుగా ఉంటుంది. కడ్డీలను పొరలుగా విభజించడానికి ప్రస్తుతం అనేక పద్ధతులు ఉన్నప్పటికీ, ఈ పద్ధతులు ఒకే క్రిస్టల్‌లో లోపాలను ప్రవేశపెట్టగలవు, ఇది తుది పదార్థ నాణ్యతను ప్రభావితం చేస్తుంది.

మూర్తి 5: ముడి పదార్థాల నుండి తుది ఉత్పత్తుల వరకు సిలికాన్ కార్బైడ్ తయారీ ప్రక్రియ

అంతేకాకుండా, SiC యొక్క పెద్ద-స్థాయి ఉత్పత్తి కూడా సవాళ్లను ఎదుర్కొంటుంది. సిలికాన్‌తో పోలిస్తే SiC అంతర్గతంగా ఎక్కువ లోపాలను కలిగి ఉంది. దీని డోపింగ్ ప్రక్రియ చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది మరియు పెద్ద-పరిమాణ, తక్కువ-లోపము కలిగిన SiC పొరలను ఉత్పత్తి చేయడం వలన అధిక తయారీ మరియు ప్రాసెసింగ్ ఖర్చులు ఉంటాయి. అందువల్ల, అధిక-నాణ్యత ఉత్పత్తుల స్థిరమైన ఉత్పత్తిని నిర్ధారించడానికి ప్రారంభం నుండి సమర్థవంతమైన మరియు కఠినమైన అభివృద్ధి ప్రక్రియను ఏర్పాటు చేయడం చాలా ముఖ్యం.

మూర్తి 6: సవాళ్లు - సిలికాన్ కార్బైడ్ పొరలు మరియు లోపాలు

సెమికోరెక్స్‌లో మేము ప్రత్యేకత కలిగి ఉన్నాముSiC/TaC పూతతో కూడిన గ్రాఫైట్SiC సెమీకండక్టర్ తయారీలో వర్తించే పరిష్కారాలు, మీకు ఏవైనా విచారణలు ఉంటే లేదా అదనపు వివరాలు అవసరమైతే, దయచేసి మమ్మల్ని సంప్రదించడానికి సంకోచించకండి.

సంప్రదింపు ఫోన్: +86-13567891907

ఇమెయిల్: sales@semicorex.com