Elektronisk hårdvara för taktiska, mobila, flygburna och utplacerade enheter måste fokusera på att öka effektiviteten samtidigt som storlek och kostnad minskas. SiC-wafers med stor diameter spelar en viktig roll för att uppnå detta mål.
Ledande tillverkare av komponenter ökar den interna produktionen av wafers. STMicroelectronics driver två 150 mm SiC-hubbar i Catania och Ang Mo Kio (Singapore), samt en 200 mm hubb tillsammans med Sanan Optoelectronics i Kina.
Hög effektivitet
Effekthalvledare av kiselkarbid (SiC) har revolutionerat högeffektsapplikationer genom att växla elektricitet ännu effektivare och möjliggöra mindre konstruktioner, vilket bidrar till att förbättra effektiviteten hos elbilar, snabbladdningsstationer, järnvägar, system för förnybar energi, AI-datacenter och AI-datacenter bland många andra.
SiC-enheter har lägre systemkostnader, högre driftstemperaturer, mindre storlek och vikt samt lägre effektförluster än motsvarande kiselkomponenter. Dessutom möjliggör denna teknik högre genombrottsspänningar som hanterar mer energi med minskade förluster, liksom högre frekvenser vid vilka den fungerar.
Cold Split-tekniken kommer också att användas i denna fabrik, vilket bidrar till att minimera defekter på substraten och öka avkastningen genom renare produktionsprocesser och tillförlitlighet. I sin första fas, kommer den att skapa 900 högkvalitativa Den första fasen kommer att skapa 900 högvärdiga jobb med bättre avkastning, vilket leder till större tillförlitlighet i produktionsprocesserna med förbättrad avkastning. Dessutom kommer Cold Split-tekniken som används för att minska substratdefekter att säkerställa en renare och mer tillförlitlig tillverkningsprocess med högre utbyte. Expansionen omfattar en 200 millimeters produktionslinje som enbart är avsedd för produktion av SiC-krafthalvledare samt epitaxi-epitaxi-epitaxi-epitaxi-epitaxi-epitaxi-epitaxi-epitaxi-epitaxi-epitaxi för galliumnitrid.
X-FAB:s 6-tums SiC-processer erbjuder kunderna en plattform för högeffektiva effekthalvledare, såsom MOSFETs och JFETs, som arbetar mer effektivt än sina motsvarigheter i kisel vid betydligt högre spänningar, samtidigt som de ger lägre transistormotstånd, minskade transmissionsförluster, utökad drift vid höga temperaturer med ökad värmeledningsförmåga, minskad parasitkapacitans, mindre fotavtryck, lägre vikt och högre effekttäthet för tillämpningar inom fordons- och järnvägsbranschen, förnybar energi och industri.
Hög stabilitet
SiC är känt för sitt breda bandgap, vilket gör att enheterna kan arbeta vid högre spänningar, temperaturer och frekvenser än vad som traditionellt är möjligt med kiselteknik - detta resulterar i betydande effektivitetsvinster i applikationer där enheterna måste fungera under svårare miljöförhållanden än vad som annars skulle vara fallet.
SiC:s höga stabilitet beror på dess starka kovalenta bindningar som bildar en extremt styv kristallgitterstruktur, vilket skapar ett mycket motståndskraftigt material som är resistent mot höga temperaturer och luftfuktighetsnivåer - perfekt för tuffa miljöer som fordons- och flygindustrin.
SiC-enheter måste ha ett effektivt sätt att avleda värme; annars kan deras höga effekttäthet leda till överhettning och för tidigt fel på enheten. Aluminiumnitridmaterial ger effektiv värmeavledning med sina värmeledningsförmågaegenskaper som säkerställer att värmen sprids effektivt.
I takt med att marknaden för SiC-enheter expanderar vänder sig fler företag mot att producera dem - inklusive befintliga IDM-fabriker som kan ha kapacitet att ställa om från att producera andra typer av halvledare till att producera SiC-produkter.
Framgång inom detta område hänger på att hitta en överkomlig tillgång på SiC-substrat. Även om SiC kan vara dyrare än kisel kan det vara en utmaning för vissa leverantörer att få tag på råmaterial. En lösning kan vara att samarbeta med en leverantör som äger sin egen SiC-fabrik - detta ger en nära koppling mellan design och process som gör det möjligt för företag att optimera produktionen direkt under ett tak.
Tillförlitlighet
SiC-enheter är fortfarande under utveckling när det gäller långsiktig tillförlitlighet. Även om många komponentstrukturer har visats, är deras tillförlitlighet under svåra förhållanden fortfarande relativt oprövad; till exempel hade en MOSFET endast sin gateoxid som överlevde 1000 s under 6 MV/cm elektriska fält; med framsteg inom bearbetningsteknik och bättre förståelse för SiCs inneboende egenskaper förväntas leda till förbättringar över tiden.
SiC:s höga värmeledningsförmåga gör också att avledd värme snabbt kan extraheras från enheterna, vilket leder till större strömförsörjning för varje given temperatur, vilket ökar effektiviteten och sänker driftskostnaderna.
SiC-enheter har länge varit kända för sin utmärkta kvalitet, men det är fortfarande svårt att skala upp dem på grund av de höga kapitalkostnader som är förknippade med att bygga en 200 mm waferfabrik som kan tillverka dessa enheter i lägre produktionsvolymer.
Wolfspeed är den enda vertikalt integrerade SiC-tillverkaren, från odling av boules till förpackning av die. Som den enda vertikalt integrerade tillverkaren med över 30 års historia med detta material - inklusive tillverkning av världens första SiC MOSFET 1987 och idag med en helt dedikerad anläggning för kvalitet, tillförlitlighet och säkerhet - står Wolfspeed redo att ta itu med dessa problem. Deras engagemang bevisas av över 6 biljoner fälttimmar, omfattande slitagestudier som utförts under många år samt låga FIT-värden som säkerställer tillförlitlighet för dagens och morgondagens industri- och fordonsapplikationer.
Lägre kostnader
Kiselkarbidchip (SiC) har blivit en ovärderlig tillgång för industrier som är beroende av högspänningssystem, inklusive elfordon, förnybara energikällor, infrastruktur för snabbladdning samt militär- och flygtillämpningar som inte har råd med avbrott. SiC ger betydligt lägre läckage av elektrisk ström än konventionella kiselhalvledare för kraftelektronikapplikationer, vilket leder till betydande effektivitetsvinster.
SiC-chip kräver betydligt mindre el för att tillverkas än motsvarande kiselchip, vilket gör detta till en verkligt grön teknik. Dessutom uppväger systemets effektivitetsvinster från användningen av SiC-enheter under hela deras livslängd mer än väl den initiala energiinvestering som krävs för att odla och bearbeta det ursprungliga SiC-materialet.
SiC-enheter kostar mycket mindre att producera än motsvarande kiselkomponenter, vilket bidrar till att driva på införandet och underlätta produktdifferentiering. Även om det fortfarande finns flera hinder i produktionen, har de låga produktionskostnaderna bidragit till att öka acceptansen hos tillverkarna.
Wolfspeed presenterade nyligen en intern kapacitetsutbyggnad för att möta efterfrågan, t.ex. sin 300 mm-linje. Andra IDM-företag samarbetar med gjuterier för att hjälpa till att utnyttja denna marknad; ett exempel är STMicroelectronics nya SiC-campus i Catania.
Microchips fabrik i Colorado Springs gör investeringar för att expandera till en 200 mm linje, men företaget kommer bara att göra detta byte när det är ekonomiskt meningsfullt; därför kan 150 mm wafers förbli standard under en tid, vilket gör att tillverkarna kan hålla kostnaderna låga för sina kunder.
Swedish 
English