Pris för kiselkarbidskivor

Wafers av kiselkarbid (SiC) har blivit en oumbärlig komponent i kraftelektronik och erbjuder högre prestanda, tillförlitlighet och effektivitet än sina kiselbaserade motsvarigheter. Tyvärr står SiC fortfarande inför vissa hinder innan det blir en vanlig teknik för krafthalvledare.

Dessa inkluderar kostnads-, kvalitets- och skalbarhetsfrågor. Denna artikel kommer att belysa de viktigaste faktorerna som påverkar prissättningen av kiselkarbidskivor.

Faktorer som påverkar priserna på SiC-wafers

Kiselkarbidskivor är nyckelkomponenter i skapandet av halvledarkomponenter och ger hög elektrisk ledningsförmåga och utmärkt gitterintegritet samtidigt som de är kostnadseffektiva att tillverka. Kostnaden kan bero på flera faktorer, bland annat efterfrågan och tillgång på marknaden.

Eftersom efterfrågan på elfordon fortsätter att öka kraftigt investerar tillverkarna mycket i krafthalvledare tillverkade av SiC-wafers. Detta material har överlägsen värmeledningsförmåga och kritisk elektrisk fältstyrka, vilket gör att det säkert kan hantera högre spänningar utan att skada enheterna.

Kiselkarbidskivor har många fördelaktiga egenskaper jämfört med kisel, inklusive ökad temperaturtolerans och överlägsna elektriska egenskaper; följaktligen förväntas deras marknad växa betydligt inom sex år på grund av utbredd användning av 5G trådlösa nätverk samt en ökning av kraftelektronik och fordonsapplikationer.

Prime Grade

SiC har snabbt blivit ett framstående substrat för halvledartillämpningar och har fått erkännande för sin överlägsna prestanda och tillförlitlighet. SiC utmärker sig inom många marknadssektorer, från kraftmoduler för elfordon och högpresterande datorsystem till gas- och kemisensorer samt militär- och flygteknik.

Prime grade-wafers representerar den högsta tillgängliga kvaliteten, med färre defekter och mindre variation i elektriska egenskaper. På grund av dessa egenskaper är prime grade-wafers ett idealiskt val för kritiska applikationer som kraftmoduler för elfordon där fel kan få allvarliga säkerhetseffekter.

Wafers av forskningskvalitet tenderar å andra sidan att vara mer kostnadseffektiva och lämpar sig för experimentella tillämpningar som tillåter viss variabilitet. Genom att noga överväga dina projektkrav och budgetbegränsningar kan du fatta ett välgrundat beslut om vilken typ av wafer som bäst uppfyller dem.

Forskningsgrad

Kiselkarbid (SiC) är ett extremt sällsynt naturmaterial, även om det finns syntetiska produktionsmetoder. På grund av sina överlägsna fysikaliska och elektroniska egenskaper jämfört med kisel (Si) och galliumarsenid (GaAs) har kiselkarbid många användningsområden, bland annat inom optoelektronik för korta våglängder, strålningsresistent kraftelektronik för höga temperaturer och tillämpningar som kräver strålningsskydd.

Kisel har ett relativt smalt bandgap på 1,12 eV; SiC har ett bredare gap mellan valens- och ledningsbanden som gör att elektroner lätt kan passera mellan dem, vilket gör att enheter tillverkade med SiC kan tåla upp till tio gånger högre elektriska fält än deras motsvarighet i kisel.

Valet av lämplig wafer för ditt halvledarprojekt innebär en avvägning mellan flera faktorer, bland annat prestandakrav och budgethänsyn. Medan Prime grade-wafers ger optimala resultat i kritiska applikationer, erbjuder mer kostnadseffektiva Research grade-alternativ ökad defekttäthet och variationer i elektriska egenskaper, vilket gör dem lämpliga för FoU-projekt där flexibilitet i specifikationerna kan bidra till innovation.

Efterfrågan på marknaden

Efterfrågan på kiselkarbidwafers har ökat till följd av den ökande användningen av elfordon och förnybara energisystem, tillsammans med framsteg inom kraftelektronik. Wafers av kiselkarbid har högre effekttäthet, lägre switchförluster och bättre värmeledningsförmåga jämfört med traditionella kiselkomponenter, vilket gör dem lämpliga för växelriktare, omvandlare, motordrifter, MR-strömförsörjning och batteriladdare för elhybridfordon.

5G-infrastrukturen kräver högpresterande halvledarkomponenter som kan hantera en ökning av datatrafiken vid högre frekvenser, vilket har drivit på utvecklingen av halvledare av svart kiselkarbid (BSC) som arbetar vid högre temperaturer och spänningar än sina kiselbaserade motsvarigheter.

Den ökande användningen av elbilar i Asien och Stillahavsområdet driver också på efterfrågan på halvisolerande SiC, vilket hjälper tillverkarna att utveckla mer energieffektiva och avancerade elbilar med längre körsträcka, bättre prestanda och säkerhetsfunktioner.

Teknologiska framsteg

Kiselkarbidtekniken har möjliggjort en ny generation krafthalvledarkomponenter som kan förbättra energieffektiviteten samtidigt som de erbjuder högre spänningsklasser och hastigheter i mindre format, vilket lägger grunden för kraftelektronik i elfordon, 5G-nätverk och teknik för förnybar energi.

Tekniska framsteg har på olika sätt avsevärt sänkt kostnaderna för tillverkning av kiselkarbidwafers. Processerna för kristalltillväxt, tillverkning av seed/wafer och slutlig skivning har alla förbättrats; särskilt laserbaserad skivning eliminerar materialförluster och sänker produktionskostnaderna med en tredjedel jämfört med traditionella flertrådssågar.

Tillverkarna fortsätter att effektivisera nuvarande processer för att sänka kostnaden per wafer genom att minska processtiden och förbrukningen av förbrukningsvaror. Dessutom används avancerade karakteriseringstekniker som röntgentopografi och fotoluminiscensmätning för att upptäcka defekter i ett tidigt skede så att de kan åtgärdas innan de blir större problem. Pureon tillhandahåller lösningar som förlänger förbrukningsvarornas livslängd, snabbar upp bearbetningstiden och optimerar utbytet - och hjälper tillverkarna i denna strävan.

Stöd från regeringen

USA:s regering erbjuder många typer av stöd för att uppmuntra privata investeringar i kiselkarbidskivor. Deras medel kan hjälpa företag med initiala startkostnader samt ge incitament för att öka produktionen.

Regeringen stödjer ett mångmiljardprojekt för en fabrik för kiselkarbidwafers i North Carolina som kommer att skapa tusentals jobb inom tillverkningsindustrin och samtidigt utveckla en amerikansk leveranskedja för kiselkarbidwafers.

Kiselkarbid är ett avancerat halvledarmaterial med många fördelar jämfört med traditionella kiselkomponenter, bland annat tio gånger högre elektrisk fältstyrka vid nedbrytning och tre gånger större bandgap. Detta revolutionerande material lovar därför att revolutionera olika tillämpningar - i synnerhet kraftelektronik.

Wolfspeed meddelade att företaget kommer att investera $750 miljoner i sin fabrik för tillverkning av kiselkarbid (SiC) i North Carolina och få ytterligare stöd från Apollo Global Management, Baupost Group och Fidelity Management & Research Companys konsortium av investeringsfonder.