Silicon Carbide Wafer Applications & Trends
Aplicación de obleas de carburo de silicio y tendencia de desarrollo futuro
- Silicon carbide is the main development direction of the power semiconductor industry.
- SiC wafers enable devices that run at higher voltage, frequency and temperature than silicon, cutting energy losses in EVs, fast charging and grid equipment.
- The industry trend is toward larger SiC wafer diameters and lower defect densities.
Carburo de silicio (Sic) es la principal dirección de desarrollo de la industria de semiconductores de potencia, y su uso en la fabricación de dispositivos de potencia puede mejorar significativamente la utilización de la energía. En un futuro previsible, Los vehículos de nueva energía serán los principales escenarios de aplicación de los dispositivos de potencia de carburo de silicio.
En comparación con los materiales de silicona tradicionales, El carburo de silicio es un representante típico de la tercera generación de materiales semiconductores. Tiene las características de ancho de banda amplio, Resistencia a altas temperaturas, Resistencia a la alta presión, Alta frecuencia, Alta potencia y resistencia a la radiación.
Tiene las ventajas de una velocidad de conmutación rápida y alta eficiencia, lo que puede reducir en gran medida el consumo de energía del producto, Mejorar la eficiencia de la conversión de energía, y reducir el volumen de producto. Será el material base más utilizado para fabricar chips semiconductores en el futuro.
Las obleas de carburo de silicio son escamas monocristalinas formadas por corte, molienda, Pulido y limpieza de cristales de carburo de silicio. Como material de sustrato semiconductor, Las obleas de carburo de silicio se pueden convertir en dispositivos de potencia basados en carburo de silicio y dispositivos de radiofrecuencia de microondas a través del crecimiento epitaxial y la fabricación de dispositivos. Es un material básico importante para el desarrollo de la industria de semiconductores de tercera generación.
Corte de oblea de carburo de silicio SIC Corte de oblea con bucle de alambre de diamante sin fin
De acuerdo con las diferentes resistividades, Las obleas de carburo de silicio se pueden dividir en tipo conductor y tipo semiaislante. Entre ellos, Las obleas conductoras de carburo de silicio se utilizan principalmente para fabricar dispositivos de potencia de alta temperatura y alto voltaje, y la escala del mercado es grande; Los sustratos semiaislantes de carburo de silicio se utilizan principalmente en dispositivos de radiofrecuencia de microondas y otros campos. Con la construcción acelerada de redes de comunicación 5G, La demanda del mercado ha aumentado significativamente.
El carburo de silicio tiene una amplia gama de aplicaciones
Debido a su amplia banda prohibida, Se puede utilizar para fabricar detectores ultravioleta o diodos de luz azul que casi no se ven afectados por la luz solar; Su voltaje soportado o campo eléctrico es 8 multiplicado por el del silicio y el arseniuro de galio, y está especialmente indicado para la fabricación de dispositivos de alto voltaje y alta potencia, como diodos de alto voltaje, Triodos de poder, y dispositivos de microondas de alta potencia.
Y tiene una alta velocidad de migración de electrones de saturación, se puede convertir en varios dispositivos de alta frecuencia (radiofrecuencia y microondas);
El carburo de silicio es un buen conductor del calor, y su conductividad térmica es mejor que cualquier otro material semiconductor, lo que permite que los dispositivos de carburo de silicio funcionen bien a altas temperaturas.
Carburo de silicio (Sic) es un material ideal para dispositivos de alta potencia y el material básico de primera generación para la industria de semiconductores. Actualmente, más que 95% de los componentes de circuitos integrados del mundo están hechos de silicio. Con el desarrollo de aplicaciones como los vehículos eléctricos y el 5G, La demanda de alta potencia, de alta tensión, y los dispositivos de alta frecuencia está aumentando rápidamente.
Cuando el voltaje es superior a 900 V, se expondrán las deficiencias de los MOSFET de potencia basados en silicio y los IGBT, que se verá limitado en muchos aspectos, como la eficiencia de conversión, Frecuencia de conmutación, y temperatura de funcionamiento.
Carburo de silicio (Sic) tiene una gran banda prohibida (3 multiplicado por el de Si), Alta conductividad térmica (3.3 multiplicado por el de Si o 10 multiplicado por el de GaAs), Movilidad de alta saturación de electrones (2.5 multiplicado por el de Si), Campo eléctrico de alta ruptura (5 multiplicado por el de Si o GaAs), etc..
Es ampliamente utilizado en ambientes extremos como altas temperaturas, Alta presión, Alta frecuencia, Dispositivos electrónicos de alta potencia, aeroespacial, Industria militar, y la energía nuclear.
Demand growth here is tightly linked to yield in corte de carburo de silicio, since kerf loss is the main cost driver.
Preguntas Frecuentes
What are silicon carbide wafers used for?
SiC wafers are the substrate for power semiconductor devices used in electric vehicle inverters, fast chargers, rail traction and high-voltage grid equipment.
Why is SiC replacing silicon in power electronics?
SiC devices operate at higher voltage, frequency and temperature with much lower switching losses, which shrinks cooling and raises system efficiency.
What is the future trend of SiC wafers?
The industry is moving to larger diameters (from 150 mm toward 200 milímetro) and lower defect densities to cut device cost and improve yield.
Contenido técnico revisado por el equipo de ingeniería de Ensoll — un fabricante de bucles de hilo de diamante con 10+ años de experiencia en producción.
