SiC निर्माणमा कस्ता चुनौतीहरू समावेश छन्?

SiC लाई विद्युतीय सवारी साधन (EVs) मा ट्र्याक्सन इन्भर्टर र अनबोर्ड चार्जरका साथै DC फास्ट चार्जर, सोलार इन्भर्टर, उर्जा भण्डारण प्रणाली र निर्बाध विद्युत आपूर्ति (UPS) जस्ता पूर्वाधार अनुप्रयोगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। एक शताब्दी भन्दा बढीको लागि ठूलो उत्पादनमा प्रयोग गरिए पनि - प्रारम्भिक रूपमा एक घर्षण सामग्रीको रूपमा - SiC ले उच्च भोल्टेज र उच्च शक्ति अनुप्रयोगहरूमा असाधारण प्रदर्शन पनि देखाएको छ।

भौतिक गुणहरूको दृष्टिकोणबाट,सिलिकन कार्बाइडउच्च थर्मल चालकता, उच्च संतृप्त इलेक्ट्रोन बहाव वेग, र एक उच्च ब्रेकडाउन विद्युत क्षेत्र (चित्र 1 मा देखाइएको रूपमा) प्रदर्शन गर्दछ। नतिजाको रूपमा, सिलिकन कार्बाइडमा आधारित प्रणालीहरूले ऊर्जाको हानिलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न र सञ्चालनको क्रममा छिटो स्विच गर्ने गति हासिल गर्न सक्छ। परम्परागत सिलिकन MOSFET र IGBT यन्त्रहरूको तुलनामा, सिलिकन कार्बाइडले यी फाइदाहरूलाई साना आकारहरूमा प्रदान गर्न सक्छ, उच्च दक्षता र उत्कृष्ट प्रदर्शन प्रदान गर्दै।

चित्र १: सिलिकन र वाइड ब्यान्डग्याप सामग्रीका विशेषताहरू

सिलिकन कार्बाइड को सञ्चालन को सीमा नाघ्न सक्छसिलिकन, सिलिकन IGBTs को भन्दा उच्च परिचालन फ्रिक्वेन्सीको साथ, र यसले पावर घनत्व पनि उल्लेखनीय रूपमा बढाउन सक्छ।

चित्र २: SiC बनाम Si

अवसरहरूले के गर्छसिलिकन कार्बाइडउपस्थित?

निर्माताहरु को लागी, सिलिकन कार्बाइड एक महत्वपूर्ण प्रतिस्पर्धी लाभ को रूप मा मानिन्छ। यसले ऊर्जा-कुशल प्रणालीहरू निर्माण गर्ने अवसरहरू मात्र प्रदान गर्दैन तर यी प्रणालीहरूको समग्र आकार, वजन, र लागतलाई प्रभावकारी रूपमा घटाउँछ। यो किनभने सिलिकन कार्बाइड प्रयोग गर्ने प्रणालीहरू सामान्यतया सिलिकन-आधारित प्रणालीहरूको तुलनामा अधिक ऊर्जा-कुशल, कम्प्याक्ट, र टिकाऊ हुन्छन्, जसले डिजाइनरहरूलाई निष्क्रिय कम्पोनेन्टहरूको आकार घटाएर लागत कटौती गर्न अनुमति दिन्छ। विशेष रूपमा, SiC यन्त्रहरूको कम ताप उत्पादनको कारणले, चित्र 3 मा देखाइए अनुसार सञ्चालनको तापक्रम परम्परागत समाधानहरू भन्दा कम कायम राख्न सकिन्छ। यसले विश्वसनीयता बढाउँदै र उपकरणको आयु विस्तार गर्दै प्रणालीको दक्षता बढाउँछ।

चित्र ३: सिलिकन कार्बाइड एप्लिकेसनका फाइदाहरू

डिजाइन र निर्माण चरणमा, नयाँ चिप बन्डिङ टेक्नोलोजीहरू, जस्तै sintering को अपनाउने, थप प्रभावकारी गर्मी अपव्यय सुविधा र जडान विश्वसनीयता सुनिश्चित गर्न सक्छ। सिलिकन यन्त्रहरूको तुलनामा, SiC यन्त्रहरूले उच्च भोल्टेजहरूमा काम गर्न सक्छन् र छिटो स्विचिङ गति प्रस्ताव गर्न सक्छन्। यी फाइदाहरूले डिजाइनरहरूलाई लागत प्रतिस्पर्धात्मकता बढाउँदै प्रणाली स्तरमा कार्यक्षमता कसरी अनुकूलन गर्ने भनेर पुनर्विचार गर्न सक्षम बनाउँछ। हाल, सिलिकन कार्बाइड डायोडहरू, MOSFETs, र मोड्युलहरू सहित धेरै उच्च-प्रदर्शन उपकरणहरूले SiC प्रविधि प्रयोग गर्दैछन्।

सिलिकन सामग्रीको तुलनामा, SiC को उत्कृष्ट प्रदर्शनले उदीयमान अनुप्रयोगहरूको लागि विशाल सम्भावनाहरू खोल्छ। SiC यन्त्रहरू सामान्यतया 650V भन्दा कम नहुने भोल्टेजहरूको लागि डिजाइन गरिन्छ, र विशेष गरी 1200V भन्दा माथि, SiC धेरै अनुप्रयोगहरूको लागि रुचाइएको छनोट हुन्छ। सोलार इन्भर्टरहरू, EV चार्जिङ स्टेसनहरू, र औद्योगिक AC देखि DC रूपान्तरण जस्ता अनुप्रयोगहरू क्रमशः SiC प्रविधितर्फ सर्ने अपेक्षा गरिएको छ। अर्को अनुप्रयोग क्षेत्र ठोस-राज्य ट्रान्सफर्मरहरू हो, जहाँ अवस्थित तामा र चुम्बकीय ट्रान्सफर्मरहरू बिस्तारै SiC टेक्नोलोजीद्वारा प्रतिस्थापित हुनेछन्, जसले शक्ति प्रसारण र रूपान्तरणमा उच्च दक्षता र विश्वसनीयता प्रदान गर्दछ।

उत्पादन चुनौतीहरूले के गर्छसिलिकन कार्बाइडअनुहार?

यद्यपि सिलिकन कार्बाइडले बजारको ठूलो सम्भावना बोकेको छ, यसको उत्पादन प्रक्रियाले पनि धेरै चुनौतीहरूको सामना गर्दछ। प्रारम्भमा, कच्चा मालको शुद्धता - अर्थात् SiC ग्रेन्युल वा पाउडर - सुनिश्चित गरिनुपर्छ। यस पछि, अत्यधिक सुसंगत SiC इन्गट्सको उत्पादन (चित्र 4 मा चित्रण गरिए अनुसार) अन्तिम उत्पादनको विश्वसनीयता सुनिश्चित गर्न प्रत्येक पछिको प्रशोधन चरणमा अनुभव संकलन गर्न आवश्यक छ (चित्र 5 मा देखाइएको छ)।

SiC को एक अद्वितीय चुनौती यो हो कि यसमा तरल चरण छैन, यसको मतलब यो परम्परागत पग्लने विधिहरू प्रयोग गरेर हुर्काउन सकिँदैन। क्रिस्टल वृद्धि सटीक रूपमा नियन्त्रित दबाब अन्तर्गत हुनुपर्दछ, SiC निर्माण सिलिकन भन्दा बढी जटिल बनाउँदै। यदि उच्च-तापमान र कम-दबाव वातावरणमा स्थिरता कायम राखिएको छ भने, SiC ले तरल चरण पार नगरी सीधै ग्यासयुक्त पदार्थहरूमा विघटन गर्नेछ।

यस विशेषताको कारण, SiC क्रिस्टल वृद्धिले सामान्यतया उदात्तीकरण वा भौतिक भाप यातायात (PVT) प्रविधिहरू प्रयोग गर्दछ। यस प्रक्रियामा, SiC पाउडरलाई भट्टी भित्र क्रुसिबलमा राखिन्छ र उच्च तापक्रममा (२२०० डिग्री सेल्सियस भन्दा बढी) तताइन्छ। SiC sublimates को रूपमा, यो एक क्रिस्टल बनाउन बीज क्रिस्टल मा क्रिस्टलाइज गर्दछ। PVT वृद्धि विधिको एक महत्त्वपूर्ण भाग बीज क्रिस्टल हो, जसको व्यास इन्गटको जस्तै छ। उल्लेखनीय रूपमा, PVT प्रक्रियाको वृद्धि दर धेरै ढिलो छ, लगभग ०.१ देखि ०.५ मिलिमिटर प्रति घण्टा।

चित्र ४: सिलिकन कार्बाइड पाउडर, इन्गट्स र वेफर्स

सिलिकनको तुलनामा SiC को चरम कठोरताको कारण, दवेफरउत्पादन प्रक्रिया पनि जटिल छ। SiC एक असाधारण रूपमा कडा सामग्री हो, यसलाई हिरा आराले पनि काट्न चुनौतीपूर्ण बनाउँछ, एक कठोरता जसले यसलाई अन्य धेरै अर्धचालक सामग्रीहरूबाट अलग गर्दछ। यद्यपि धेरै विधिहरू हाल वेफर्समा इन्गटहरू टुक्रा गर्न अवस्थित छन्, यी विधिहरूले सम्भावित रूपमा एकल क्रिस्टलमा दोषहरू प्रस्तुत गर्न सक्छन्, अन्तिम सामग्रीको गुणस्तरलाई असर गर्छ।

चित्र ५: कच्चा पदार्थबाट अन्तिम उत्पादनसम्म सिलिकन कार्बाइडको निर्माण प्रक्रिया

यसबाहेक, SiC को ठूलो मात्रामा उत्पादनले पनि चुनौतीहरूको सामना गर्दछ। SiC मा सिलिकनको तुलनामा स्वाभाविक रूपमा धेरै दोषहरू छन्। यसको डोपिङ प्रक्रिया अत्यन्त जटिल छ, र ठूलो आकारको, कम-दोष SiC वेफरहरू उत्पादन गर्दा उच्च उत्पादन र प्रशोधन लागतहरू समावेश गर्दछ। त्यसकारण, उच्च गुणस्तरका उत्पादनहरूको निरन्तर उत्पादन सुनिश्चित गर्न सुरुदेखि नै कुशल र कठोर विकास प्रक्रिया स्थापना गर्नु महत्त्वपूर्ण छ।

चित्र 6: चुनौतीहरू - सिलिकन कार्बाइड वेफर्स र दोषहरू

हामी Semicorex मा विशेषज्ञ छौंSiC/TaC लेपित ग्रेफाइटSiC सेमीकन्डक्टर निर्माणमा लागू गरिएका समाधानहरू, यदि तपाइँसँग कुनै सोधपुछ छ वा थप विवरणहरू चाहिन्छ भने, कृपया हामीलाई सम्पर्क गर्न नहिचकिचाउनुहोस्।

सम्पर्क फोन: +86-13567891907

इमेल: sales@semicorex.com