SiC मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये कोणती आव्हाने आहेत?

ट्रॅक्शन इनव्हर्टर आणि ऑनबोर्ड चार्जर्ससाठी इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये (EVs) तसेच DC फास्ट चार्जर्स, सोलर इन्व्हर्टर, एनर्जी स्टोरेज सिस्टीम आणि अनइंटरप्टिबल पॉवर सप्लाय (UPS) यांसारख्या पायाभूत सुविधांमध्ये SiC चा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. एका शतकाहून अधिक काळ मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनात वापरले जात असूनही-सुरुवातीला अपघर्षक सामग्री म्हणून-SiC ने उच्च व्होल्टेज आणि उच्च उर्जा अनुप्रयोगांमध्ये अपवादात्मक कामगिरी देखील प्रदर्शित केली आहे.

भौतिक गुणधर्मांच्या दृष्टीकोनातून,सिलिकॉन कार्बाइडउच्च थर्मल चालकता, उच्च संतृप्त इलेक्ट्रॉन प्रवाह वेग आणि उच्च ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फील्ड (आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे) प्रदर्शित करते. परिणामी, सिलिकॉन कार्बाइडवर आधारित प्रणाली ऊर्जा नुकसान लक्षणीयरीत्या कमी करू शकतात आणि ऑपरेशन दरम्यान वेगवान स्विचिंग गती प्राप्त करू शकतात. पारंपारिक सिलिकॉन MOSFET आणि IGBT उपकरणांच्या तुलनेत, सिलिकॉन कार्बाइड हे फायदे लहान आकारात देऊ शकते, उच्च कार्यक्षमता आणि उत्कृष्ट कार्यप्रदर्शन देऊ शकते.

आकृती 1: सिलिकॉन आणि वाइड बँडगॅप सामग्रीची वैशिष्ट्ये

सिलिकॉन कार्बाइडचे ऑपरेशन ची मर्यादा ओलांडू शकतेसिलिकॉन, सिलिकॉन IGBT पेक्षा जास्त ऑपरेशनल फ्रिक्वेन्सीसह, आणि ते पॉवर घनता देखील लक्षणीयरीत्या वाढवू शकते.

आकृती 2: SiC विरुद्ध Si

संधी काय करतेसिलिकॉन कार्बाइडउपस्थित?

उत्पादकांसाठी, सिलिकॉन कार्बाइड हा एक महत्त्वपूर्ण स्पर्धात्मक फायदा म्हणून ओळखला जातो. हे केवळ ऊर्जा-कार्यक्षम प्रणाली तयार करण्याच्या संधीच देत नाही तर या प्रणालींचा एकूण आकार, वजन आणि किंमत प्रभावीपणे कमी करते. याचे कारण असे की सिलिकॉन-आधारित प्रणालींच्या तुलनेत सिलिकॉन कार्बाइड वापरणाऱ्या प्रणाली सामान्यतः अधिक ऊर्जा-कार्यक्षम, कॉम्पॅक्ट आणि टिकाऊ असतात, ज्यामुळे डिझाइनर निष्क्रिय घटकांचा आकार कमी करून खर्च कमी करू शकतात. अधिक विशेषतः, SiC उपकरणांच्या कमी उष्णता निर्मितीमुळे, आकृती 3 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, ऑपरेटिंग तापमान पारंपारिक सोल्यूशन्सपेक्षा कमी राखले जाऊ शकते. यामुळे सिस्टमची कार्यक्षमता वाढते आणि विश्वासार्हता वाढते आणि उपकरणांचे आयुष्य वाढते.

आकृती 3: सिलिकॉन कार्बाइड ऍप्लिकेशन्सचे फायदे

डिझाइन आणि मॅन्युफॅक्चरिंग टप्प्यात, नवीन चिप बाँडिंग तंत्रज्ञानाचा अवलंब करणे, जसे की सिंटरिंग, अधिक प्रभावी उष्णता नष्ट करणे आणि कनेक्शनची विश्वासार्हता सुनिश्चित करू शकते. सिलिकॉन उपकरणांच्या तुलनेत, SiC उपकरणे उच्च व्होल्टेजवर कार्य करू शकतात आणि वेगवान स्विचिंग गती देऊ शकतात. हे फायदे डिझायनर्सना खर्चाची स्पर्धात्मकता वाढवताना सिस्टम स्तरावर कार्यक्षमता कशी ऑप्टिमाइझ करायची याचा पुनर्विचार करण्यास सक्षम करतात. सध्या, अनेक उच्च-कार्यक्षमता साधने SiC तंत्रज्ञान वापरत आहेत, ज्यामध्ये सिलिकॉन कार्बाइड डायोड, MOSFETs आणि मॉड्यूल यांचा समावेश आहे.

सिलिकॉन सामग्रीच्या तुलनेत, SiC ची उत्कृष्ट कामगिरी उदयोन्मुख ऍप्लिकेशन्ससाठी मोठ्या संधी उघडते. SiC उपकरणे सामान्यत: 650V पेक्षा कमी नसलेल्या व्होल्टेजसाठी डिझाइन केलेली असतात आणि विशेषत: 1200V पेक्षा जास्त, SiC ही अनेक अनुप्रयोगांसाठी पसंतीची निवड बनते. सोलर इन्व्हर्टर, ईव्ही चार्जिंग स्टेशन आणि औद्योगिक एसी ते डीसी रूपांतरण यासारखे अनुप्रयोग हळूहळू SiC तंत्रज्ञानाकडे वळतील अशी अपेक्षा आहे. दुसरे ऍप्लिकेशन क्षेत्र सॉलिड-स्टेट ट्रान्सफॉर्मर्स आहे, जेथे विद्यमान तांबे आणि चुंबकीय ट्रान्सफॉर्मर हळूहळू SiC तंत्रज्ञानाद्वारे बदलले जातील, जे पॉवर ट्रान्समिशन आणि रूपांतरणामध्ये उच्च कार्यक्षमता आणि विश्वासार्हता प्रदान करतात.

मॅन्युफॅक्चरिंग आव्हाने काय करतातसिलिकॉन कार्बाइडचेहरा?

सिलिकॉन कार्बाइडकडे प्रचंड बाजारपेठ क्षमता असली तरी, त्याच्या उत्पादन प्रक्रियेलाही अनेक आव्हानांचा सामना करावा लागतो. सुरुवातीला, कच्च्या मालाची-म्हणजे SiC ग्रॅन्यूल किंवा पावडर-ची शुद्धता सुनिश्चित करणे आवश्यक आहे. यानंतर, अत्यंत सुसंगत SiC इनगॉट्सच्या उत्पादनासाठी (आकृती 4 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे) अंतिम उत्पादनाची विश्वासार्हता सुनिश्चित करण्यासाठी (आकृती 5 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे) प्रत्येक पुढील प्रक्रियेच्या टप्प्यावर अनुभव जमा करणे आवश्यक आहे.

SiC चे एक अनोखे आव्हान हे आहे की त्यात द्रव अवस्था नाही, म्हणजे पारंपारिक वितळण्याच्या पद्धती वापरून ते वाढवता येत नाही. क्रिस्टल वाढ तंतोतंत नियंत्रित दबावाखाली होणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे SiC उत्पादन सिलिकॉनपेक्षा अधिक जटिल बनते. उच्च-तापमान आणि कमी-दाब वातावरणात स्थिरता राखली गेल्यास, SiC द्रव अवस्थेतून न जाता थेट वायू पदार्थांमध्ये विघटित होईल.

या वैशिष्ट्यामुळे, SiC क्रिस्टल वाढ विशेषत: उदात्तीकरण किंवा भौतिक वाष्प वाहतूक (PVT) तंत्र वापरते. या प्रक्रियेत, SiC पावडर भट्टीच्या आत क्रुसिबलमध्ये ठेवली जाते आणि उच्च तापमानात (2200°C पेक्षा जास्त) गरम केली जाते. SiC sublimates म्हणून, ते बीज क्रिस्टलवर स्फटिक बनवते. पीव्हीटी वाढीच्या पद्धतीचा एक महत्त्वाचा भाग म्हणजे सीड क्रिस्टल, ज्याचा व्यास पिंडाच्या सारखा असतो. विशेष म्हणजे, PVT प्रक्रियेचा वाढीचा दर अतिशय मंद आहे, अंदाजे 0.1 ते 0.5 मिलीमीटर प्रति तास.

आकृती 4: सिलिकॉन कार्बाइड पावडर, इनगॉट्स आणि वेफर्स

सिलिकॉनच्या तुलनेत SiC च्या अत्यंत कडकपणामुळे, दवेफरउत्पादन प्रक्रिया देखील अधिक जटिल आहे. SiC ही एक अपवादात्मकरीत्या कठीण सामग्री आहे, ज्यामुळे हिऱ्याच्या करवतीने कापून काढणे आव्हानात्मक बनते, एक कठोरता ज्यामुळे ते इतर अनेक अर्धसंवाहक साहित्यापेक्षा वेगळे होते. वेफर्समध्ये इनगॉट्सचे तुकडे करण्याच्या अनेक पद्धती सध्या अस्तित्वात असल्या तरी, या पद्धती एकल क्रिस्टलमध्ये संभाव्य दोष आणू शकतात, ज्यामुळे अंतिम सामग्रीच्या गुणवत्तेवर परिणाम होतो.

आकृती 5: कच्च्या मालापासून अंतिम उत्पादनापर्यंत सिलिकॉन कार्बाइडची निर्मिती प्रक्रिया

शिवाय, SiC च्या मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनालाही आव्हानांचा सामना करावा लागतो. SiC मध्ये स्वाभाविकपणे सिलिकॉनच्या तुलनेत अधिक दोष आहेत. त्याची डोपिंग प्रक्रिया अत्यंत क्लिष्ट आहे आणि मोठ्या आकाराच्या, कमी-दोष असलेल्या SiC वेफर्सचे उत्पादन उच्च उत्पादन आणि प्रक्रिया खर्च सूचित करते. म्हणून, उच्च-गुणवत्तेच्या उत्पादनांचे सातत्यपूर्ण उत्पादन सुनिश्चित करण्यासाठी सुरुवातीपासूनच एक कार्यक्षम आणि कठोर विकास प्रक्रिया स्थापित करणे महत्त्वपूर्ण आहे.

आकृती 6: आव्हाने - सिलिकॉन कार्बाइड वेफर्स आणि दोष

आम्ही Semicorex मध्ये विशेष आहोतSiC/TaC लेपित ग्रेफाइटSiC सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये लागू केलेले उपाय, तुम्हाला काही चौकशी असल्यास किंवा अतिरिक्त तपशीलांची आवश्यकता असल्यास, कृपया आमच्याशी संपर्क साधण्यास अजिबात संकोच करू नका.

संपर्क फोन: +86-13567891907

ईमेल: sales@semicorex.com