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    国内碳化硅功率器件离正式量产还有一段距离[ 09-22 16:16 ]
    碳化硅生产过程主要包括碳化硅单晶生长、外延层生长及器件制造三大步骤,对应的是碳化硅产业链衬底、外延、器件三大环节。 我们把SiC器件发展分为三个发展阶段,2019-2021年初期,特斯拉等新能源汽车开始试水搭载SiC功率器件;2022-2023年为拐点期,SiC在新能源汽车领域的应用已经达到了批量生产的临界区域,并且充电基础设施、5G基站、工业和能源等应用逐步采用SIC器件;2024-2026年为爆发期,SIC加速渗透,在新能源汽车、充电基础设施、5G基站、工业和能源等得到广泛应用。 当前,碳化硅MOS
    国内碳化硅外延的难点[ 09-21 15:14 ]
    当前外延主要以4英寸及6英寸为主,大尺寸碳化硅外延片占比逐年递增。碳化硅外延尺寸主要受制于碳化硅衬底尺寸,当前6英寸碳化硅衬底已经实现商用,因此碳化硅衬底外延也逐渐从4英寸向6英寸过渡。在未来几年里,大尺寸碳化硅外延片占比会逐年递增。由于4英寸碳化硅衬底及外延的技术已经日趋成熟,因此,4英寸碳化硅外延晶片已不存在供给短缺的问题,其未来降价空间有限。此外,虽然当前国际先进厂商已经研发出8英寸碳化硅衬底,但其进入碳化硅功率器件制造市场将是一个漫长的过程,随着8英寸碳化硅外延技术的逐渐成熟,未来可能会出现8英寸碳化硅功率
    国内碳化硅衬底的难点[ 09-20 16:11 ]
    当前,国内厂商碳化硅衬底生产的技术指标与国际主流厂商相比仍有明显差距。碳化硅衬底正在不断向大尺寸的方向发展,目前行业内公司主要量产衬底尺寸集中在4英寸及6英寸。在最新技术研发储备上,以行业领先者WolfSpeed公司的研发进程为例,WolfSpeed公司已成功研发8英寸产品。为提高生产效率并降低成本,大尺寸是碳化硅衬底制备技术的重要发展方向,衬底尺寸越大,单位衬底可制造的芯片数量越多,单位芯片成本越低;衬底的尺寸越大,边缘的浪费就越小,有利于进一步降低芯片的成本。由于现有的6英寸的硅晶圆产线可以升级改造用于生产Si
    碳化硅功率器件的性能优势[ 09-19 17:07 ]
    碳化硅在半导体中存在的主要形式是作为衬底材料,基于其优良的特性,碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底,可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求,当前碳化硅衬底已应用于射频器件及功率器件。碳化硅器件优点如下: (1)耐高压。击穿电场强度大,是硅的10倍,用碳化硅制备器件可以极大地提高耐压容量、工作频率和电流密度,并大大降低器件的导通损耗。所以在实际应用过程中,与硅基相比可以设计成更小的体积,约为硅基器件的1/10。 (2)耐高温。半导体器件在较高的温度下,会产生载流子的本征激发现象,造成器件失效。
    三种生长SiC单晶用SiC粉体制备方法的优缺点[ 09-08 17:45 ]
    生长SiC单晶用的SiC粉体纯度要求很高,其中杂质含量应至少低于0.001%。在众多SiC粉合成方法中,气相法通过控制气源中的杂质含量可以获得纯度较高的SiC粉体;液相法中只有溶胶-凝胶法可以合成纯度满足单晶生长需要的SiC粉体;固相法中的改进自蔓延高温合成法是目前使用范围最广,合成工艺最成熟的SiC粉体的制备方法。 目前合成单晶生长用高纯SiC的方法并不多,以CVD法和改进的自蔓延合成法为主,其中气相法合成的粉体多为纳米级,生产效率低,无法满足工业需求;同时,固相法制备过程的众多杂质中,N元素的含量一直
    碳化硅晶圆生产用高纯碳化硅粉制备方法[ 09-07 15:41 ]
    生长SiC单晶用的SiC粉体纯度要求很高,其中杂质含量应至少低于0.001%。在众多SiC粉合成方法中,气相法通过控制气源中的杂质含量可以获得纯度较高的SiC粉体;液相法中只有溶胶-凝胶法可以合成纯度满足单晶生长需要的SiC粉体;固相法中的改进自蔓延高温合成法是目前使用范围最广,合成工艺最成熟的SiC粉体的制备方法。 一、气相法 1.化学气相沉积法(CVD法) CVD法是通过气体的高温反应得到超细、高纯的SiC粉体,其中Si源一般选择SiH4和SiCl4等,C源一般选择CH4、C2H2和CCl4等
    碳化硅粉在碳化硅晶圆生产中的应用[ 09-06 16:39 ]
    碳化硅晶圆的生产,是先要制备碳化硅衬底,目前其制备多采用改进Lely法、高温CVD法和溶液法,其中以改进Lely法为主流。 Lely法,又称升华法,其基本原理是:在空心圆筒状石墨坩埚中(最外层石墨坩埚,内置多孔石墨环),将具有工业级纯度的碳化硅粉料投入坩埚与多孔石墨环之间加热到2500℃,碳化硅在此温度下分解与升华,产生一系列气相物质比如硅单晶、Si2C和SiC2等。由于坩埚内壁与多孔石墨环之间存在温度梯度,这些气相物质在多孔石墨环内壁随机生成晶核。但Lely法产率低,晶核难以控制,而且会形成不同结构,尺寸也
    碳化硅功率器件的多功能集成封装技术和散热技术介绍[ 09-03 16:45 ]
    碳化硅器件的出现推动了电力电子朝着小型化的方向发展,其中集成化的趋势也日渐明显。瓷片电容的集成较为常见,通过将瓷片电容尽可能靠近功率芯片可有效减小功率回路寄生电感参数,减小开关过程中的震荡、过冲现象。但目前瓷片电容不耐高温,所以并不适宜于碳化硅的高温工作情况。 驱动集成技术也逐渐引起了人们的重视,三菱、英飞凌等公司均提出了SiC智能功率模块(IPM),将驱动芯片以及相关保护电路集成到模块内部,并用于家电等设备当中。此外,还有EMI滤波器集成,温度、电流传感器集成、微通道散热集成等均有运用到碳化硅封装设计当中。
    碳化硅功率器件的高温封装技术介绍[ 09-02 17:02 ]
    在进行芯片正面连接时可用铜线替代铝线,消除键合线与DBC铜层之间的热膨胀系数差异,极大地提高模块工作的可靠性。此外,铝带、铜带连接工艺因其更大的截流能力、更好的功率循环以及散热能力,也有望为碳化硅提供更佳的解决方案。 锡片或锡膏常用于芯片和DBC板的连接,焊接技术非常成熟而且简单,通过调整焊锡成分比例,改进锡膏印刷技术,真空焊接减小空洞率,添加还原气体等可实现极高质量的焊接工艺。但焊锡热导率较低,且会随温度变化,并不适宜SiC器件在高温下工作。此外,焊锡层的可靠性问题也是模块失效的一大原因。 烧结银连接
    碳化硅功率器件的低杂散电感封装技术介绍[ 09-01 16:56 ]
    目前已有的大部分商用SiC器件仍采用传统Si器件的封装方式。传统封装技术成熟,成本低,而且可兼容和替代原有Si基器件。但传统封装结构导致其杂散电感参数较大,在碳化硅器件快速开关过程中造成严重电压过冲,也导致损耗增加及电磁干扰等问题。 而杂散电感的大小与开关换流回路的面积相关。其中,金属键合连接方式、元件引脚和多个芯片的平面布局是造成传统封装换流回路面积较大的关键影响因素。消除金属键合线可以有效减小杂散电感值,将其大小控制在5nH以下。下面就其中典型的封装结构分别进行介绍。 ①单管翻转贴片封装 阿肯
    什么是SiCf/SiC复合材料[ 08-30 16:24 ]
    SiCf/SiC陶瓷基复合材料是指在SiC陶瓷基体中引入SiC纤维作为增强材料,形成以引入的SiC增强纤维为分散相,以SiC陶瓷基体为连续相的复合材料。SiCf/SiC陶瓷基复合材料保留了SiC陶瓷耐高温、高强度、抗氧化、耐腐蚀、耐冲击的优点,同时兼具SiC纤维增强增韧作用,克服了SiC陶瓷断裂韧性低和抗外部冲击载荷性能差的先天缺陷。SiCf/SiC复合材料作为一种综合性能优异的高温热结构材料,在航空、航天、核能、汽车等领域具有广泛的应用前景,成为目前各个西方国家的研究热点。
    C/SiC陶瓷基复合材料应用[ 08-29 17:21 ]
    碳纤维不仅具有密度低、比强度高、耐磨、耐腐蚀、导电、导热、摩擦系数低等特性,而且还具备十分优异的高温力学性能,其在惰性气氛、2000℃以上环境中,力学性能仍然不下降。但其高温抗氧化性较差,因此通常与金属、陶瓷、树脂等复合,制备应用于航空航天、军事工业等尖端技术领域的先进复合材料。 在热结构陶瓷基复合材料领域中,碳化硅以其优异的高温力学性能(强度、抗氧化性、抗蠕变性等)、低的热膨胀系数和摩擦系数、优良的导热和导电性,成为基体材料的主要候选之一。然而SiC陶瓷的缺点是脆性较大。 C/SiC陶瓷基复合材料通过
    SiC晶圆材料主要加工工艺[ 08-13 15:29 ]
    碳化硅(SiC)材料具有尺寸稳定性好、弹性模量大、比刚度大、导热性能好和耐腐蚀等性能,广泛应用于半导体、光学镜面、机械密封等现代工业领域,许多领域往往对其表面加工质量有较高的要求,SiC的表面平坦化质量直接影响制件性能,决定了制件的成品率。随着SiC的应用和发展逐步广泛和深入,其加工精度要求日益增长。但SiC属于典型的脆硬性材料,其平坦化加工时在力的作用下易产生微裂纹,亚表层缺陷多,使得该材料面临加工效率低、加工困难及加工成本居高不下等问题,制约了其大规模应用和推广。 目前SiC材料加工工艺主要有以下几道工序
    Al2O3-SiC-C浇注料中碳氧化的问题[ 08-10 11:30 ]
    高炉炼铁是钢铁工业普遍采用的炼铁工艺流程。在相当长时间内,高炉炼铁仍将是炼铁工艺的首*选。高炉出铁沟是铁水和炉渣熔化后的必要通道。高炉出铁沟浇注料是保障高炉出铁沟出铁安全、稳定、高效运行的基础,延长高炉出铁沟浇注料的使用寿命可以有效降低炼铁成本和提高生产效率。因此,它是炼铁工艺中的基础和关键耐火材料之一。 由于出铁沟频繁受到高温铁水和熔渣的机械冲蚀和侵蚀,所以出铁沟浇注料必须具有优良的抗热冲击性和抗渣性。Al2O3-SiC-C浇注料因具有良好的抗侵蚀性和抗热震性等优点,是当今国内外高炉出铁沟工作衬的普遍选择。Al
    碳化硅器件被誉为带动“新能源革命”的“绿色能源器件”[ 07-19 16:23 ]
    2018年,特斯拉在Model3电驱主逆变器上,率先采用了意法半导体供应的650VSiCMOSFET器件,碳化硅器件开始逐渐成为市场发展的热点。碳化硅为代表的第三代半导体是支撑新能源汽车发展的关键技术之一。其中碳化硅功率模块是新能源汽车电机驱动系统的关键部件,具备耐高压、耐高温、高开关频率、低开关损耗等特点,对整车的主要技术指标和整体性能有着重要影响。 碳化硅SiC是高温、高频、抗辐射、大功率应用场合下极为理想的半导体材料。由于碳化硅功率器件可显著降低电子设备的能耗,因此碳化硅器件也被誉为带动“新
    SiC“上车”到底用在电动汽车哪些地方?[ 07-14 17:53 ]
    SiC器件具备的卓越性能,使其成为HEV电力驱动装置中的理想器件,可以显著减小电力电子驱动系统的体积、重量和成本,提高电机驱动的功率密度,从而增加电动车的行驶里程。此外,电动汽车有各种电能变换的需求,采用碳化硅器件能够大幅度缩小装备的体积,并显著降低损耗。因此,不管是应用在电动汽车充电桩、电控模块还是车载充电模块上,碳化硅技术都能带来较大的优势。 (1)SiC器件在EV/HEV上的应用主要包括电机驱动系统逆变器、电源转换系统(车载DC/DC)、电动汽车车载充电系统(OBC)及非车载充电桩等方面。电驱动系统作为
    碳化硅陶瓷精密结构部件制备工艺[ 07-07 15:39 ]
    采用碳化硅作为光刻机等集成电路关键装备用精密结构件材料具有极大的优势。但是传统的陶瓷制备工艺如注浆、干压等很难实现诸如光刻机工作台这类复杂部件的制备。为此,中国建材总院研发出一系列成型、烧结技术,解决了采用碳化硅材料制作此类部件的国产化问题。 碳化硅陶瓷具有高强度、高硬度、高弹性模量、高比刚度、高导热系数、低热膨胀系数等优良性能,是一种理想的高性能结构材料,但将其应用于制备具有“大、厚、空、薄、轻、精”特点的光刻机等集成电路关键装备用精密结构件时,却存在诸多的技术难点和挑战,比如如何实
    碳化硅陶瓷结构件在光刻机中的应用[ 07-06 16:37 ]
    集成电路制造关键技术及装备主要有包括光刻技术及光刻装备、薄膜生长技术及装备、化学机械抛光技术及装备、高密度后封装技术及装备等,均涉及高效率、高精度、高稳定性的运动控制技术和驱动技术,对结构件的精度和结构材料的性能提出了极高的要求。 ●碳化硅工件台 以光刻机中工件台为例,该工件台主要负责完成曝光运动,要求实现高速、大行程、六自由度的纳米级超精密运动,如对于100nm分辨率、套刻精度为33nm和线宽为10nm的光刻机,其工件台定位精度要求达到10nm,掩模-硅片同时步进和扫描速度分别达到150nm/s和12
    光刻机精密部件的主选材料--碳化硅陶瓷[ 07-05 14:29 ]
    碳化硅陶瓷具有高的弹性模量和比刚度,不易变形,并且具有较高的导热系数和低的热膨胀系数,热稳定性高,因此碳化硅陶瓷是一种优良的结构材料,目前已经广泛应用于航空、航天、石油化工、机械制造、核工业、微电子工业等领域。但是,由于碳化硅是Si-C键很强的共价键化合物,具有极高的硬度和显著的脆性,精密加工难度大;此外,碳化硅熔点高,难以实现致密、近净尺寸烧结。 因此,大尺寸、复杂异形中空结构的精密碳化硅结构件的制备难度较高,限制了碳化硅陶瓷在诸如集成电路这类的高端装备制造领域中的广泛应用。目前只有日本、美国等少数几个发达
    碳化硅陶瓷换热器设计时要注意的问题[ 06-16 16:15 ]
    碳化硅具有很高的导热系数,同时其化学性能稳定、热膨胀系数小、耐磨性能好,并具有优异的抗热震性。所以,碳化硅质材料是陶瓷换热器的首选材料。碳化硅在水蒸气、含氧气氛中存在高温氧化问题。含氧气氛中,碳化硅在800℃以上开始被氧化,可形成一层SiO2保护膜,在温度高于1200℃时该保护膜即软化被冲蚀破坏,换热元件寿命迅速缩短。这也是一般碳化硅换热元件最高用到1200℃的原因。碳化硅与蒸汽自1000℃开始强烈反应,腐蚀生成的SiO2与水蒸气发生挥发反应,生成气态的Si(OH)4,不能形成保护膜。 因此在碳化硅换热器设计
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