Entwicklung der Technologie zur Herstellung großflächiger Siliziumkarbidsubstrate und Berücksichtigung der industriellen Entwicklung

SiC-Materialübersicht:

Siliziumkarbid (SiC) repräsentiert die dritte Generation von Halbleitern. Aufgrund seiner überlegenen Eigenschaften bietet es vielversprechende Anwendungsmöglichkeiten im Mittel- und Hochspannungsbereich von Leistungshalbleitern. Mit der Verbesserung der SiC-Prozesse und der damit einhergehenden Kostensenkung dürfte die Permeabilität von SiC in Zukunft rapide steigen, sodass es voraussichtlich in der Lage sein wird, siliziumbasierte Halbleiter zu ersetzen.

1. Leistungsvorteile von Siliciumcarbid:

(1) Geringer Stromverbrauch: Die kritische Durchbruchfeldstärke von SiC ist 10-mal so hoch wie die von Si

(2) Hohe Temperaturbeständigkeit: Die Bandlücke von SiC ist dreimal so groß wie die von Si

(3) Schnelles Schalten: Die Sättigungs-Elektronendriftgeschwindigkeit von SiC ist doppelt so hoch wie die von Si

(4) Schnelle Wärmeableitung: Die Wärmeleitfähigkeit von SiC ist dreimal so hoch wie die von Si

2. Überblick über Siliziumkarbid-Materialien – Vergleich der Si-, SiC- und GaN-Technologien:

(1) Silizium (Si)

Silizium ist nach wie vor die gängigste Technologie für 25 V – 6,5 kV und eignet sich für Anwendungen von niedriger bis hoher Leistung.

(2) Siliciumcarbid (SiC)

SiC ergänzt Si in vielen Anwendungen und führt zu vielen neuen Lösungen für hohe Leistungen im Bereich von 650 V bis 3,3 kV und hohe Schaltfrequenzen.

(3) Galliumnitrid (GaN)

Die neue Anwendung von GaN-Netzteilen ist für eine maximale Schaltfrequenz von 800 V bis 600 V bei mittlerer Leistung ausgelegt.

3, SiC-Leistungshauptantriebskraft:

Das größte Anwendungsgebiet sind eindeutig Elektrofahrzeuge mit alternativen Antrieben. Auf der Automesse in Peking im Mai dieses Jahres präsentierten die weltweit führenden Hersteller von Elektrofahrzeugen mit alternativen Antrieben zahlreiche neue Batteriemodelle, von denen etwa 20 % auf Siliziumkarbid-Batterien (SiC) entfielen.

4. Wachsende Nachfrage nach SiC-Wafern:

Seit Beginn der letzten 23 Jahre hat sich die globale SiC-Größe auf 6 Zoll entwickelt, und die aktuelle Größe hat begonnen, sich von 6 Zoll auf 8 Zoll zu verändern. Es wird erwartet, dass die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 8-Zoll-Wafern zwischen 2019 und 2029 58 % betragen wird, und das 8-Zoll-Substrat wird schließlich zum Hauptprodukt auf dem Markt werden.

Analyse der SiC-Einkristallindustrie:
Der Trend bei der Anwendung von Siliciumcarbid:
(1) Der Wettbewerb zwischen inländischen SiC-Substratherstellern könnte sich weiter verschärfen.
(2) Das 8-Zoll-Substrat ist derzeit profitabler, aber mit dem geringeren Einsatz von Batteriezellen ist zu erwarten, dass sich der 25-jährige Wettbewerb um das 8-Zoll-Substrat weiter verschärfen wird.
(3) Schlüsselwörter der Siliziumkarbidindustrie:

Entwicklung und Perspektiven:

Mit sinkenden Kosten für SiC-Substrate erweitert sich das Anwendungsgebiet weiter. Aktuell ist SiC in Photovoltaik- und Energiespeicherwechselrichtern weit verbreitet. Auch neue Ladesäulen für Energiespeicher entwickeln sich positiv. Zukünftig bietet SiC mit weiter sinkenden Kosten ein sehr großes Anwendungspotenzial in der industriellen Steuerungstechnik, insbesondere bei Haushaltsgeräten. Auch in zukunftsträchtigen Bereichen wie der Luftfahrt für die Wirtschaft und KI-Servern bestehen gute Anwendungsaussichten.

(1) Durch jahrelange, eigenständige Innovation hat das Unternehmen die Forschung an 4-, 6- und 8-Zoll-Siliziumkarbid-Einkristallsubstrattechnologien abgeschlossen, die Herstellung von Siliziumkarbid-Wachstumsanlagen, die Siliziumkarbidpulveraufbereitung sowie die Herstellung von N-leitenden und hochreinen, halbisolierenden Siliziumkarbid-Einkristallsubstraten perfektioniert und verfügt über vollständige Produktionslinien für die Siliziumkarbidpulveraufbereitung, das Einkristallwachstum, die Waferbearbeitung und weitere Prozesse. Das Unternehmen hält 30 Patente. Es ist ein staatlich anerkanntes, spezialisiertes und besonderes „kleines Riesenunternehmen“, ein führendes Unternehmen der dritten Generation der Halbleiterindustriekette in der Provinz Shanxi, ein herausragendes Unternehmen der Fertigungsindustrie in Shanxi und ein Förderunternehmen für Shanxi 2022.

(2) Als unterstützende Einheit des Shanxi Province Silicon Carbide Material Engineering Research Center und des Shanxi Province silicon Carbide material pilot base building wurde das Unternehmen 2018 als hervorragendes technisches Forschungsteam der Provinz Shanxi ausgezeichnet und erhielt 2019 als unterstützende Einheit den "National Science and Technology Progress First Prize".

(3) Das Unternehmen hat sich mittlerweile zu einem der inländischen Lieferanten von Siliziumkarbidmaterialien entwickelt, der eine unabhängige und kontrollierbare Lieferkette für Siliziumkarbidsubstratmaterialien realisiert, und strebt kontinuierlich nach der Unternehmensvision, „ein inländischer, exzellenter und weltweit führender Lieferant von Siliziumkarbidmaterialien zu werden“.

Fountyl Technologies mit Hauptsitz in Singapur bietet poröse Spannfutter (poröse Vakuumspannfutter, mikroporöse Keramikspannfutter, nanoporöse Vakuumspannfutter, Siliziumkarbid-poröse Keramikspannfutter, Aluminiumoxid-poröse Keramikspannfutter, mikroporöse Keramik-Vakuumspannfutter) an, die mit japanischen, deutschen, israelischen, amerikanischen und inländischen Geräten verwendet werden können und sich durch eine sehr hohe Produktleistung und einen guten persönlichen Service auszeichnen.