По каким причинам полупроводниковые материалы на основе карбида кремния (SiC) имеют блестящее будущее?

Они малы, мощны и чрезвычайно эффективны: полупроводники из карбида кремния могут помочь вывести силовую электронику в батареях и датчиках на новый уровень, внеся значительный вклад в прорывы в области электромобилей и поддержав цифровизацию промышленности.  
   
 

Полупроводники на основе карбида кремния (SiC) обрабатывают электричество более эффективно, чем традиционные полупроводники, в некоторых важных областях применения. Поэтому эта новая технология представляет особый интерес для производителей электромобилей: благодаря использованию полупроводников SiC улучшенное управление батареей помогает экономить энергию, тем самым значительно увеличивая срок службы электромобилей. Полупроводники на основе SiC также обеспечивают более быструю зарядку. Сегодня в каждом электромобиле уже используется множество полупроводников. В будущем, в частности, появятся преобразовательные устройства на основе SiC благодаря их преимуществам в скорости переключения, теплоотводе и компактных размерах. Другие компании, такие как операторы мобильной связи, производители смартфонов и предприятия автоматизации, также возлагают большие надежды на эти микрочипы.
 

Преимущества и области применения полупроводников на основе карбида кремния (SiC).    
   

10 раз

По сравнению с традиционными кремниевыми полупроводниками, силовые электронные полупроводники на основе карбида кремния (SiC) могут быть изготовлены из гораздо меньших материалов. Это возможно благодаря большей полосе пропускания, позволяющей преобразовывать электрическую энергию с меньшими потерями тепла. Кремниевые полупроводники должны быть значительно больше, чтобы достичь тех же характеристик.

 
 

Снизить до 50%

В полупроводниках на основе карбида кремния (SiC) наблюдаются значительные тепловые потери по сравнению с обычными полупроводниками из кремния. Поэтому важной областью применения полупроводников SiC является силовая электроника, то есть преобразование электрической энергии в форму, пригодную для использования устройствами. Например, в ноутбуке полупроводник скрыт в трансформаторе зарядного устройства. До сих пор для этой цели в основном использовались кремниевые полупроводники, но они выделяют большое количество энергии в виде тепла. Использование полупроводников на основе карбида кремния значительно снижает тепловые потери и позволяет использовать больше энергии для зарядки.  
 
 
  300–500%  

Транзисторы на основе карбида кремния (SiC) также могут увеличить частоту переключения по сравнению с кремниевыми транзисторами. Это еще одна причина, по которой полупроводники на основе SiC могут использоваться для создания компонентов значительно меньших размеров.  
 
 
 

от 10% до 15%

Полупроводники на основе карбида кремния (SiC) могут обеспечить больший запас хода электромобилей, поскольку они способны более эффективно преобразовывать энергию. В результате автопроизводители смогут устанавливать в свои электромобили батареи меньшего размера. Это выгодно как производителям, так и отрасли в целом, и может придать ей импульс.

 
 

Подходит для современных технологий 5G.

Полупроводники на основе карбида кремния (SiC) также идеально подходят. Сверхбыстрые сети потребуют огромных затрат энергии и высокой производительности, особенно от компонентов инфраструктуры, таких как передающие станции. В будущем производители могут использовать полупроводники SiC для более быстрой зарядки смартфонов. Кроме того, новые полупроводники идеально подходят для беспроводных зарядных устройств и серверов центров обработки данных.  
 
 

Бесконечные возможности

Полупроводники на основе карбида кремния (SiC) открывают путь к цифровизации промышленных процессов. Например, процессы, требующие особенно высокой скорости от силовой электроники, могут быть лучше обеспечены более быстрыми сенсорными системами. Использование мобильных устройств на основе полупроводников SiC с управлением по сети 5G также открывает большие возможности для дальнейшей оптимизации Индустрии 4.0.

 

расходы на видеорекламу в мире достигнут

Оборот всей полупроводниковой отрасли в прошлом году. Полупроводники на основе карбида кремния (SiC) остаются нишевым продуктом, объем продаж которого составляет приблизительно 500 миллионов долларов. Однако эксперты отрасли ожидают, что электромобили приведут к быстрому росту продаж на 10-25% ежегодно в период с 2020 по 2022 год и более чем на 40% к 2023 году.  
 
В основном, все полупроводники изготавливаются из кристаллов, которые производятся из порошка (например, кремния или карбида кремния) при очень высоких температурах. Затем кристаллы разрезаются на тонкие пластины, называемые подложками. На подложки можно наносить очень сложные электронные схемы, в конечном итоге образуя микроэлектронные устройства.  Производство новых полупроводниковых материалов на основе карбида кремния (SiC).  
  более 50 лет  
Проведено множество исследований по производству полупроводников на основе карбида кремния и выращиванию кристаллов карбида кремния, причем выращивание кристаллов карбида кремния в основном осуществляется с помощью процесса физического переноса паров (PVT). Мелкие кристаллы карбида кремния получают при высоких температурах и низком давлении. Частицы проходят через несущий газ к более холодному затравочному кристаллу, где происходит кристаллизация за счет пересыщения.

 

2400 градусов по Цельсию

Это необходимо для процесса выращивания монокристаллического материала карбида кремния. В отличие от этого, для обычных кристаллов кремния требуется температура около 1,500 градусов.

 

10 в 14 дней

Это время, необходимое для выращивания кристаллов карбида кремния в печи. Это, наряду со значительно более высоким энергопотреблением, является одной из причин, почему они дороже обычных кристаллов кремния, которые можно вырастить за два дня.

 

Диаметр 150mm

Это размер современных кремниево-карбидных пластин. Вскоре кремниево-карбидные пластины диаметром 200 мм будут производиться в промышленных масштабах. В это время их размер достигнет стандартов «традиционной» кремниевой промышленности, что станет прорывом в разработке электронных изделий на основе SiC.