从衬底的下游晶圆与器件来看,大量生产厂家仍然位于日本、欧洲与美国;但国内生产厂家在衬底领域已经拥有了一定的市场份额。根据Yole数据,在2020年半绝缘型碳化硅衬底市场中,贰陆公司(II-IV)、科锐公司(Cree)以及天岳先进依次占据甲的位置,市场份额分别为35%、33%和30%,市场高度集中。从资金来看,国内第三代半导体投资力度高企,力争追赶国际厂商。根据CASA披露的数据显示,2018年至今,国内厂商始终加强布局第三代半导体产业,2020年共有24笔投资扩产项目,增产投资金额超过694亿元,其中碳化硅领域共17笔、投资550亿元。碳化硅材料的重要用途还包括:微波器件衬底、石墨烯外延衬底、人工钻石。广州碳化硅衬底4寸导电
为提高生产效率并降低成本,大尺寸是碳化硅衬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。在半绝缘型碳化硅市场,目前主流的衬底产品规格为4英寸。在导电型碳化硅市场,目前主流的衬底产品规格为6英寸。在8英寸方面,与硅材料芯片相比,8英寸和6英寸SiC生产的主要差别在高温工艺上,例如高温离子注入,高温氧化,高温等,以及这些高温工艺所需求的硬掩模工艺等。根据中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟的预测,预计2020~2025年国内市场的需求,4英寸逐步从10万片市场减少到5万片,6英寸晶圆将从8万片增长到20万片;2025~2030年:4英寸晶圆将逐渐退出市场,6英寸晶圆将增长至40万片。广州碳化硅衬底4寸导电为了制造碳化硅半导体器件,需要在晶片表面生长1层或数层碳化硅薄膜,这些薄膜具有不同的n、p导电类型。
SiC晶体的获得早是用AchesonZ工艺将石英砂与C混合放入管式炉中2600℃反应生成,这种方法只能得到尺寸很小的多晶SiC。至1955年,Lely用无籽晶升华法生长出了针状3C-SiC孪晶,由此奠定了SiC的发展基础。20世纪80年代初Tairov等采用改进的升华工艺生长出SiC晶体,SiC作为一种实用半导体开始引起人们的研究兴趣,国际上一些先进国家和研究机构都投入巨资进行SiC研究。20世纪90年代初,Cree Research Inc用改进的Lely法生长6H-SiC晶片并实现商品化,并于1994年制备出4H-SiC晶片。这一突破性进展立即掀起了SiC晶体及相关技术研究的热潮。目前实现商业化的SiC晶片只有4H-和6H-型,且均采用PVD技术,以美国CreeResearch Inc为**。采用此法已逐步提高SiC晶体的质量和直径达7.5cm,目前晶圆直径已超过10cm,比较大有用面积达到40mm2,微导管密度已下降到小于0.1/cm2。
在逆变器中,有六个IGBT,每个IGBT都有一个单独的硅基二极管。使用二极管有几个原因。”Rohm的VanOchten说:“IGBT不喜欢极性接通或跨接电压。”因此,需要在每个IGBT上添加一个二极管,以防止在关闭开关时损坏它。”提高系统效率的一种方法是更换硅二极管。”提高牵引逆变器效率的第一步是将IGBT留在其中。但是,你用碳化硅二极管代替普通的硅二极管,”他说碳化硅二极管具有更好的性能。这将使您的效率提高几个百分点。”可以肯定的是,碳化硅正在升温,电动汽车也在升温。如果供应商能够降低成本,SiCpower半成品似乎处于主导地位。好消息是4英寸和6英寸尺寸的SiC基板和晶圆的生产能力迅速扩大,这将很快降低SiC基板和晶圆的成本。与传统硅基功率电力电子器件相比,碳化硅基功率器件可以**降低能耗,节约电力。
碳化硅之所以引人注目,是因为它是一种宽带隙技术。与传统的硅基器件相比,SiC的击穿场强是硅基器件的10倍,导热系数是硅基器件的3倍,非常适合于高压应用,如电源、太阳能逆变器、火车和风力涡轮机。在另一个应用中,碳化硅用于制造LED。比较大的增长机会是汽车,尤其是电动汽车。基于SiC的功率半导体用于电动汽车的车载充电装置,而该技术正在该系统的关键部件牵引逆变器中取得进展。牵引逆变器向电机提供牵引力以推进车辆。对于这种应用,特斯拉正在一些车型中使用碳化硅动力装置,而其他电动汽车制造商正在评估这项技术。”当人们讨论碳化硅功率器件时,汽车市场无疑是焦点。“丰田(Toyota)和特斯拉(Tesla)等先驱者的SiC活动给市场带来了很多兴奋和噪音。”SiCMOSFET在汽车市场上具有潜力。但也存在一些挑战,如成本、长期可靠性和模块设计。 SiC单晶生长经历了3个阶段,即Acheson法、Lely法、改良Lely法。广州碳化硅衬底4寸导电
碳化硅材料的重要用途还包括:微波器件衬底、石墨烯外延衬底。广州碳化硅衬底4寸导电
就SiC单晶生长来讲,美国Cree公司由于其研究,主宰着全球SiC市场,几乎85%以上的SiC衬底由Cree公司提供。此外,俄罗斯、日本和欧盟(以瑞典和德国为首)的一些公司和科研机构也在生产SiC衬底和外延片,并且已经实现商品化。在过去的几年中,SiC晶片的质量和尺寸稳步提高,1998年秋,2英寸直径的4H-SiC晶片已经在投入市场。1999年直径增大到3英寸,微管(micropipe)密度下降到10/cm2左右,这些进展使得超过毫米尺寸的器件制造成为可能。从2005年下半年,微管密度小于l/cm2的3英寸6H和4H-SiC晶片成为商用SiC材料的主流产品。2007年5月23日,Cree公司宣布在SiC技术开发上又出现了一座新的里程碑一英寸(100 mm)零微管(ZMP)n型SiC衬底。广州碳化硅衬底4寸导电
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