Silisyum karbür (SiC) modüllerin, elektrikli araç güç aktarım sistemlerinin verimliliğini artırmak için çok önemli olduğu düşünülmektedir. Silikon bazlı cihazlardan silisyum karbür cihazlara önemli geçiş, elektrikli araçların boyutunu, ağırlığını ve en önemlisi maliyetini azaltırken, güç sistemlerindeki güç yoğunluğunun artmasına da büyük katkı sağlayacak. Bunun nedeni, silikon bazlı güç yarı iletkenlerinin hala optimize edilmelerine rağmen iletim ve anahtarlama kayıpları açısından operasyonel sınırlarına ulaşmış olmalarıdır. Silikon karbür, daha geniş bant aralığıyla (silikonun 3.26eV'sine kıyasla 1.12eV), bu tür kayıpları azaltabilir ve mükemmel yüksek sıcaklık ve yüksek frekans performansı sağlayabilir.

Birçok SiC çip üreticisi, 150 mm'lik silikon üretim hatlarını zaten SiC üretimine dönüştürdü. Veliadis, "Şu ana kadarki son derece başarılı yaklaşım, silisyum karbürün olgun, tamamen amortismana tabi tutulmuş silikon fabrikalarında işlenmesi, yaklaşık 30 milyon dolarlık bir sermaye yatırımı ile muazzam getiriler sağlanmasıdır" dedi. Maliyet özellikle güç modülleri için önemlidir. "Silikon karbür kullandığınızda, yarı iletken çiplerin maliyetinin yaklaşık üç katını ödersiniz, ancak genel sistem maliyeti silikon güç modüllerininkinden daha düşük olur, bu da sezgiye aykırıdır. Ancak cevap basit. Verimli çalışma yeteneği yüksek frekanslarda manyetik ve pasif bileşenlerin hacmi önemli ölçüde azaltılarak çip üretiminin yüksek maliyeti dengelenir."

Ancak bu sektörde 30 milyon dolarlık yenilemeyi karşılayabilecek eski fabrika kalmadı. Yeni silisyum karbür levha fabrikaları hızla inşaat halindedir. Bu arada, gofret dışı şirketler de kapasite için rekabet ediyor.

Bosch Güç Yarı İletkenleri ve Modülleri Kıdemli Başkan Yardımcısı Ralf Bornefeld, "Karşılıklı olarak rekabet eden iki pazarımız var: otomotiv pazarı ve yenilenebilir enerji pazarı, her ikisi de kapasite arayışında" dedi. "COVID-19 salgınından rakip bir pazarın başka bir pazarı kapatabileceğini öğrendik, bu yüzden bunu dikkate almamız gerekiyor." Bosch şu anda 1,200V arıza gerilimine sahip üçüncü nesil SiC MOSFET modülleri üretiyor.

SiC cihazları, zorlu ortamlarda daha yüksek sıcaklıklarda çalışabilmeleri ve yüksek güç yoğunluğu sağlamaları nedeniyle özellikle otomobiller için uygundur. SiC güç cihazları son derece düşük anahtar kayıplarına ve ultra düşük RDSon'a (çalışırken kaynak ve drenaj arasındaki direnç) ulaşır. Daha küçük RDSon, MOSFET'lerdeki daha düşük güç kayıpları ile ilişkilidir.

Cihazın yeteneği SiC malzemeleriyle başlar. "Kristal kalitesi son 20 yıldır tüm oyuncuların ele aldığı temel faktör olmuştur, ancak kristalde hala 20, 30 ve 40'yi üretecek şekilde tasarlanması gereken bazal düzlem dislokasyonları, istifleme hataları vb. vardır. XNUMX milimetre karelik cihazlar" dedi SOITEC İnovasyon Kıdemli Başkan Yardımcısı Christophe Maleville. "Dört yıl önce silisyum karbür alanına girdiğimizde ilk fark ettiğimiz şey, bir külçeden diğerine ve bir levhadan diğerine değişkenlik olduğuydu; mühendislerin genellikle epitaksiyi ayarlaması ve doğrulaması gerekiyor. Yani bunun üretimde uygulanması henüz zayıf değil."

Elektriksel açıdan bakıldığında, güç cihazları parazitik endüktanslara, kıvılcımlara ve diğer zorluklara karşı hassas olabilir. Küçülmenin olmadığı analog karışık sinyal fabrikalarının aksine, parametreler birincil odak noktasıdır ve güç mühendislerinin değişikliklerle uğraşması gerekir.

DR Yield CEO'su Dieter Rathei, "Geçmişte (analog) küçültme yoktu. Ancak artık kusurlara yönelik olgun süreçlere sahipler" dedi. "Silisyum karbür, galyum nitrür ve galyum arsenit gibi bileşik yarı iletkenler daha yaygın hale geldikçe ve daha hızlı büyüdükçe, parametrik verim sorunları iyileşecektir."