Coherent presenterade nyligen sin 200 mm waferproduktion för att möta den ökande efterfrågan på SiC-krafthalvledare som används i applikationer som elfordon och energiinfrastruktur. Den större storleken ger en ökad användbar yta som säkerställer bättre avkastning och kostnadseffektivitet för enhetstillverkare.
Cr4+-defektspinn i halvledare med brett bandgap har länge betraktats som potentiella kvantinformationskällor, tack vare deras långa T1-tid för spinn i grundtillståndet.1,2 Denna egenskap gör Cr4+-defektspinn till en attraktiv kandidat för kvantkommunikation och sammanflätning på långa avstånd.
Semi-isolerande substrat av hög kvalitet
Coherent, som tillverkar högteknologisk utrustning och har sitt huvudkontor i Palmer Township, sålde nyligen andelar i sin kiselkarbidverksamhet till två japanska leverantörer till elfordonsmarknaden som vardera kommer att investera $500 miljoner i Coherent för att hjälpa till att utöka sin produktionskapacitet för 200 mm 4H-SiC-substrat av n-typ.
Marknaden för SiC-substrat växer i takt med efterfrågan på krafthalvledare och lösningar för termisk hantering inom olika branscher. Denna tillväxt kan hänföras till elfordon, infrastruktur för smarta nät, teknik för förnybar energi samt deras användning i elektroniska enheter med deras förmåga att fungera vid höga temperaturer.
Företag som investerar i produktionskapacitet för kraftelektronik och teknikförbättringar för att hålla jämna steg med den ökande efterfrågan har investerat kraftigt för att möta den ökande efterfrågan på kraftelektronik, öka produktionskapaciteten och förbättra tekniken. För att behålla sin konkurrenskraft på den globala marknaden för kiselkarbidsubstrat har ledande aktörer använt sig av olika strategier för att stärka sin position - produktlanseringar, partnerskap, avtal, samarbeten kontrakt förvärv samarbeten expansioner.
Wolfspeed, Inc. i USA, SICC Co. Ltd. i Kina, SOITEC i Frankrike och GlobalWafers Co. Ltd i Taiwan är de viktigaste aktörerna på marknaden för kiselkarbidsubstrat idag. Var och en har implementerat olika strategier, inklusive produktlanseringar, partnerskap, samarbetsavtal, kontrakt, förvärv och expansioner för att öka sina marknadsandelar inom detta lukrativa område.
Högeffektiv kraftelektronik
Kiselkarbid har länge varit känt för sin effektivitet och tillförlitlighet i kraftelektroniktillämpningar. Den används t.ex. i DC-DC-omvandlare och dubbelriktade växelriktare i hybridfordon, vilket gör att de laddas snabbare samtidigt som fordonets prestanda förbättras. Dessutom möjliggör kiselkarbidens höga effekttäthet och mindre passiva komponenter mer kompakta system - särskilt som regeringar runt om i världen inför hårdare utsläppsstandarder och erbjuder incitament för att främja grön energiteknik.
Ledande SiC-substrat kan också bidra till att öka drifthastigheten för krafthalvledare som används i högspänningsapplikationer, vilket ger betydande fördelar i system som utsätts för transienta förhållanden. Dessutom minskar denna teknik den spillvärme som genereras av krafttransistorer, vilket ökar effektiviteten.
De senaste framstegen inom kraftelektronik omfattar produktion av 200 mm SiC-epi-wafers. Denna utveckling möjliggör större enheter med förbättrad prestanda för att möta efterfrågan på elbilar och förnybar energi, och kan bidra till att sänka kostnaderna totalt sett.
Coherent, Mitsubishi Electric och DENSO har ingått ett samarbetsavtal för att tillsammans skapa substrat för stora wafrar. Enligt villkoren kommer vart och ett av de japanska företagen att investera $500 miljoner i Coherents kiselkarbidverksamhet ("Verksamheten") i utbyte mot 12,5% innehav utan bestämmande inflytande i Coherent; dessutom kommer långsiktiga leveransavtal att ingås med dem för att möta efterfrågan på 150 mm och 200 mm SiC-substrat och epitaxiala wafers från Coherents kiselkarbidverksamhet ("Verksamheten").
Höghastighetsväxling
Koherent kiselkarbid möjliggör högre kopplingshastigheter i krafthalvledarkomponenter, vilket leder till minskade förluster och kostnader för effektomvandling, men skapar också nya utmaningar, t.ex. precisionsverktyg för test och mätning, parasiter i kretsen som genererar kraftiga spänningsspikar, bristande efterlevnad av EMI-regler och kopplingsförluster.
Coherent har utvecklat flera "best practices" som har blivit industristandarder för att hantera dessa utmaningar, t.ex. att minska parasiter och välja material av hög kvalitet. Dessutom har man siktet inställt på att sänka tillverkningskostnaderna genom förbättrade processparametrar och användning av banbrytande teknik.
Coherent har nyligen gjort investeringar för att öka efterfrågan på SiC-chip, som används i applikationer som kräver stor effektomvandling, t.ex. boostermotorer och växelriktare för elfordon. Deras II-VI-arv kommer att göra det möjligt för dem att dra nytta av denna marknadstillväxt genom att utöka produktionen vid sin anläggning i Saxonburg.
Coherent presenterade nyligen en utbyggnad av sin produktionslinje för 200 mm wafers för att kunna producera substrat och epi-wafers med tjocklekar på mellan 350 och 500 mikron, vilket ger ökad produktionseffektivitet och förbättrad kvalitetskontroll för kunderna. Större wafers ger en 1,8-faldig ökning av den användbara ytan för förbättrad produktivitet samtidigt som kostnaderna minskar för tillverkare av kraftelektronik.
Drift vid höga temperaturer
I takt med att elfordon blir vanliga produkter måste tillverkarna hitta sätt att sänka inköpspriset, driftskostnaderna och laddningstiden samt öka räckvidden och batteriets lagringskapacitet. De koherensegenskaper som finns i SiC-defektspinntillstånd är mycket lovande när det gäller att bidra till att uppnå alla dessa mål.
Coherent hjälper tillverkare av elfordon att dra full nytta av dessa fördelar genom att skapa ett nytt dotterbolag med fokus på halvledare av kiselkarbid. Deras vertikalt integrerade produktionsprocesser producerar substrat och epiwafers samt enheter och moduler med hjälp av egenutvecklade teknologier för Coherent Point Defect Control som kräver överlägsen materialkvalitet.
Substitutionella föroreningar tenderar att anpassa sig till sin relativa radie jämfört med Si- eller C-atomernas i kristallgitter; vissa substitutionella föroreningar trotsar dock denna förväntan; till exempel i 6H-SiC inkorporeras krom i en alternativ plats snarare än i kolatomer.
Vid omgivande förhållanden möjliggör PDMR en noggrann avläsning av defektens spinnensemble i en 4H-SiC-enhet. Metoden använder ett oscillerande magnetfält för att mäta vibrationsfrekvenser som är associerade med elektroner i både grundtillstånd och exciterat tillstånd hos en defekt; detta gör det möjligt att mäta deras relativa populationer samtidigt som vibrationsfrekvenser används för att bestämma kvantspinnpolarisation och tillstånd.
Swedish 
English