സിലിക്കൺ കാർബൈഡിനെക്കുറിച്ചുള്ള ആമുഖം
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC) എന്നത് കാർബണും സിലിക്കണും ചേർന്ന ഒരു സംയുക്ത അർദ്ധചാലക വസ്തുവാണ്, ഇത് ഉയർന്ന താപനില, ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി, ഉയർന്ന പവർ, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമായ വസ്തുക്കളിൽ ഒന്നാണ്. പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ മെറ്റീരിയലുമായി (Si) താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ ബാൻഡ് വിടവ് സിലിക്കണിന്റെ 3 മടങ്ങാണ്. താപ ചാലകത സിലിക്കണിന്റെ 4-5 മടങ്ങാണ്; ബ്രേക്ക്ഡൌൺ വോൾട്ടേജ് സിലിക്കണിന്റെ 8-10 മടങ്ങാണ്; ഇലക്ട്രോണിക് സാച്ചുറേഷൻ ഡ്രിഫ്റ്റ് നിരക്ക് സിലിക്കണിന്റെ 2-3 മടങ്ങാണ്, ഇത് ഉയർന്ന പവർ, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ്, ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി എന്നിവയ്ക്കുള്ള ആധുനിക വ്യവസായത്തിന്റെ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നു. ഹൈ-സ്പീഡ്, ഹൈ-ഫ്രീക്വൻസി, ഹൈ-പവർ, ലൈറ്റ്-എമിറ്റിംഗ് ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തിനാണ് ഇത് പ്രധാനമായും ഉപയോഗിക്കുന്നത്. സ്മാർട്ട് ഗ്രിഡ്, പുതിയ എനർജി വാഹനങ്ങൾ, ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക് വിൻഡ് പവർ, 5G കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ മുതലായവ ഡൗൺസ്ട്രീം ആപ്ലിക്കേഷൻ ഫീൽഡുകളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഡയോഡുകളും MOSFET-കളും വാണിജ്യപരമായി പ്രയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്.
ഉയർന്ന താപനില പ്രതിരോധം. സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ ബാൻഡ് വിടവ് വീതി സിലിക്കണിന്റെ 2-3 മടങ്ങ് ആണ്, ഉയർന്ന താപനിലയിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് പരിവർത്തനം എളുപ്പമല്ല, ഉയർന്ന പ്രവർത്തന താപനിലയെ നേരിടാൻ കഴിയും, കൂടാതെ സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ താപ ചാലകത സിലിക്കണിനേക്കാൾ 4-5 മടങ്ങ് ആണ്, ഇത് ഉപകരണത്തിന്റെ താപ വിസർജ്ജനം എളുപ്പമാക്കുകയും പരിധി പ്രവർത്തന താപനില കൂടുതലാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഉയർന്ന താപനില പ്രതിരോധം തണുപ്പിക്കൽ സംവിധാനത്തിലെ ആവശ്യകതകൾ കുറയ്ക്കുന്നതിനൊപ്പം വൈദ്യുതി സാന്ദ്രത ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ടെർമിനലിനെ ഭാരം കുറഞ്ഞതും ചെറുതാക്കുകയും ചെയ്യും.
ഉയർന്ന മർദ്ദത്തെ ചെറുക്കുന്നു. സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ ബ്രേക്ക്ഡൗൺ ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് ശക്തി സിലിക്കണിന്റെ 10 മടങ്ങ് ആണ്, ഇത് ഉയർന്ന വോൾട്ടേജുകളെ ചെറുക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ഉപകരണങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാണ്.
ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി പ്രതിരോധം. സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന് സിലിക്കണിന്റെ ഇരട്ടി പൂരിത ഇലക്ട്രോൺ ഡ്രിഫ്റ്റ് നിരക്ക് ഉണ്ട്, ഇത് ഷട്ട്ഡൗൺ പ്രക്രിയയിൽ കറന്റ് ടെയിലിംഗിന്റെ അഭാവത്തിന് കാരണമാകുന്നു, ഇത് ഉപകരണത്തിന്റെ സ്വിച്ചിംഗ് ഫ്രീക്വൻസി ഫലപ്രദമായി മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ഉപകരണത്തിന്റെ മിനിയേച്ചറൈസേഷൻ മനസ്സിലാക്കുകയും ചെയ്യും.
കുറഞ്ഞ ഊർജ്ജ നഷ്ടം. സിലിക്കൺ മെറ്റീരിയലുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന് വളരെ കുറഞ്ഞ ഓൺ-റെസിസ്റ്റൻസും കുറഞ്ഞ ഓൺ-ലോസും ഉണ്ട്. അതേസമയം, സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ ഉയർന്ന ബാൻഡ്-ഗ്യാപ്പ് വീതി ചോർച്ച കറന്റിനെയും വൈദ്യുതി നഷ്ടത്തെയും വളരെയധികം കുറയ്ക്കുന്നു. കൂടാതെ, ഷട്ട്ഡൗൺ പ്രക്രിയയിൽ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണത്തിന് കറന്റ് ട്രെയിലിംഗ് പ്രതിഭാസമില്ല, കൂടാതെ സ്വിച്ചിംഗ് നഷ്ടവും കുറവാണ്.
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് വ്യവസായ ശൃംഖല
ഇതിൽ പ്രധാനമായും സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ്, എപ്പിറ്റാക്സി, ഉപകരണ രൂപകൽപ്പന, നിർമ്മാണം, സീലിംഗ് തുടങ്ങിയവ ഉൾപ്പെടുന്നു. മെറ്റീരിയലിൽ നിന്ന് സെമികണ്ടക്ടർ പവർ ഉപകരണത്തിലേക്ക് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഒറ്റ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച, ഇൻഗോട്ട് സ്ലൈസിംഗ്, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ച, വേഫർ ഡിസൈൻ, നിർമ്മാണം, പാക്കേജിംഗ്, മറ്റ് പ്രക്രിയകൾ എന്നിവ അനുഭവിക്കും. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പൊടിയുടെ സമന്വയത്തിനുശേഷം, ആദ്യം സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഇൻഗോട്ട് നിർമ്മിക്കുന്നു, തുടർന്ന് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് സ്ലൈസിംഗ്, ഗ്രൈൻഡിംഗ്, പോളിഷിംഗ് എന്നിവയിലൂടെ ലഭിക്കും, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഷീറ്റ് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയിലൂടെ ലഭിക്കും. ലിത്തോഗ്രാഫി, എച്ചിംഗ്, അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ, മെറ്റൽ പാസിവേഷൻ, മറ്റ് പ്രക്രിയകൾ എന്നിവയിലൂടെ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വേഫർ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപയോഗിച്ചാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, വേഫർ ഡൈയിലേക്ക് മുറിച്ച്, ഉപകരണം പാക്കേജ് ചെയ്ത്, ഉപകരണം ഒരു പ്രത്യേക ഷെല്ലിലേക്ക് സംയോജിപ്പിച്ച് ഒരു മൊഡ്യൂളിലേക്ക് കൂട്ടിച്ചേർക്കുന്നു.
വ്യവസായ ശൃംഖലയുടെ അപ്‌സ്ട്രീം 1: അടിവസ്ത്രം - ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയാണ് പ്രധാന പ്രക്രിയ ലിങ്ക്.
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണങ്ങളുടെ വിലയുടെ ഏകദേശം 47% സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റാണ്, ഏറ്റവും ഉയർന്ന നിർമ്മാണ സാങ്കേതിക തടസ്സങ്ങൾ, ഏറ്റവും വലിയ മൂല്യം, ഭാവിയിലെ വലിയ തോതിലുള്ള SiC വ്യവസായവൽക്കരണത്തിന്റെ കാതൽ.
ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രോപ്പർട്ടി വ്യത്യാസങ്ങളുടെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളെ ചാലക സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ (റെസിസ്റ്റിവിറ്റി റീജിയൻ 15~30mΩ·cm) എന്നും സെമി-ഇൻസുലേറ്റഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ (105Ω·cm-ൽ കൂടുതൽ റെസിസ്റ്റിവിറ്റി) എന്നും വിഭജിക്കാം. എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയ്ക്ക് ശേഷം യഥാക്രമം പവർ ഉപകരണങ്ങൾ, റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി ഉപകരണങ്ങൾ തുടങ്ങിയ വ്യതിരിക്ത ഉപകരണങ്ങൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഈ രണ്ട് തരം സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. അവയിൽ, സെമി-ഇൻസുലേറ്റഡ് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് പ്രധാനമായും ഗാലിയം നൈട്രൈഡ് RF ഉപകരണങ്ങൾ, ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് ഉപകരണങ്ങൾ മുതലായവയുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. സെമി-ഇൻസുലേറ്റഡ് SIC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ ഗാൻ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി വളർത്തുന്നതിലൂടെ, സിക് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പ്ലേറ്റ് തയ്യാറാക്കുന്നു, ഇത് HEMT ഗാൻ ഐസോ-നൈട്രൈഡ് RF ഉപകരണങ്ങളിലേക്ക് കൂടുതൽ തയ്യാറാക്കാം. കണ്ടക്റ്റീവ് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് പ്രധാനമായും പവർ ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിലാണ് ഉപയോഗിക്കുന്നത്. പരമ്പരാഗത സിലിക്കൺ പവർ ഉപകരണ നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പവർ ഉപകരണം നേരിട്ട് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിൽ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയില്ല, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ഷീറ്റ് ലഭിക്കുന്നതിന് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി ചാലക അടിവസ്ത്രത്തിൽ വളർത്തേണ്ടതുണ്ട്, കൂടാതെ എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളി ഷോട്ട്കി ഡയോഡ്, മോസ്‌ഫെറ്റ്, ഐജിബിടി, മറ്റ് പവർ ഉപകരണങ്ങൾ എന്നിവയിൽ നിർമ്മിക്കുന്നു.
ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള കാർബൺ പൊടി, ഉയർന്ന ശുദ്ധതയുള്ള സിലിക്കൺ പൊടി എന്നിവയിൽ നിന്നാണ് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പൊടി സമന്വയിപ്പിച്ചത്, പ്രത്യേക താപനില ഫീൽഡിൽ വ്യത്യസ്ത വലുപ്പത്തിലുള്ള സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഇൻഗോട്ട് വളർത്തി, തുടർന്ന് ഒന്നിലധികം പ്രോസസ്സിംഗ് പ്രക്രിയകളിലൂടെ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് അടിവസ്ത്രം നിർമ്മിച്ചു. പ്രധാന പ്രക്രിയയിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:
അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ സംശ്ലേഷണം: ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുള്ള സിലിക്കൺ പൗഡർ + ടോണർ ഫോർമുല അനുസരിച്ച് കലർത്തി, 2000°C-ന് മുകളിലുള്ള ഉയർന്ന താപനിലയിൽ റിയാക്ഷൻ ചേമ്പറിൽ പ്രതിപ്രവർത്തനം നടത്തി, പ്രത്യേക ക്രിസ്റ്റൽ തരവും കണികാ വലിപ്പവുമുള്ള സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് കണങ്ങളെ സമന്വയിപ്പിക്കുന്നു. തുടർന്ന് ക്രഷിംഗ്, സ്ക്രീനിംഗ്, ക്ലീനിംഗ്, മറ്റ് പ്രക്രിയകൾ എന്നിവയിലൂടെ ഉയർന്ന പരിശുദ്ധിയുള്ള സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പൗഡർ അസംസ്കൃത വസ്തുക്കളുടെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നു.
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് നിർമ്മാണത്തിന്റെ കാതലായ പ്രക്രിയയാണ് ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച, ഇത് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ വൈദ്യുത ഗുണങ്ങളെ നിർണ്ണയിക്കുന്നു. നിലവിൽ, ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയ്ക്കുള്ള പ്രധാന രീതികൾ ഭൗതിക നീരാവി കൈമാറ്റം (PVT), ഉയർന്ന താപനില രാസ നീരാവി നിക്ഷേപം (HT-CVD), ലിക്വിഡ് ഫേസ് എപ്പിറ്റാക്സി (LPE) എന്നിവയാണ്. അവയിൽ, SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ വാണിജ്യ വളർച്ചയ്ക്കുള്ള മുഖ്യധാരാ രീതിയാണ് PVT രീതി, ഏറ്റവും ഉയർന്ന സാങ്കേതിക പക്വതയും എഞ്ചിനീയറിംഗിൽ ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതുമാണ്.
SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് തയ്യാറാക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്, ഇത് അതിന്റെ ഉയർന്ന വിലയിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.
താപനില ഫീൽഡ് നിയന്ത്രണം ബുദ്ധിമുട്ടാണ്: Si ക്രിസ്റ്റൽ വടി വളർച്ചയ്ക്ക് 1500℃ മാത്രമേ ആവശ്യമുള്ളൂ, അതേസമയം SiC ക്രിസ്റ്റൽ വടി 2000℃ ന് മുകളിലുള്ള ഉയർന്ന താപനിലയിൽ വളർത്തേണ്ടതുണ്ട്, കൂടാതെ 250-ലധികം SiC ഐസോമറുകൾ ഉണ്ട്, എന്നാൽ പവർ ഉപകരണങ്ങളുടെ ഉത്പാദനത്തിനുള്ള പ്രധാന 4H-SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ ഘടന, കൃത്യമായ നിയന്ത്രണമല്ലെങ്കിൽ, മറ്റ് ക്രിസ്റ്റൽ ഘടനകൾ ലഭിക്കും. കൂടാതെ, ക്രൂസിബിളിലെ താപനില ഗ്രേഡിയന്റ് SiC സപ്ലൈമേഷൻ ട്രാൻസ്ഫറിന്റെ നിരക്കും ക്രിസ്റ്റൽ ഇന്റർഫേസിലെ വാതക ആറ്റങ്ങളുടെ ക്രമീകരണവും വളർച്ചാ രീതിയും നിർണ്ണയിക്കുന്നു, ഇത് ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ നിരക്കിനെയും ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണനിലവാരത്തെയും ബാധിക്കുന്നു, അതിനാൽ ഒരു വ്യവസ്ഥാപിത താപനില ഫീൽഡ് നിയന്ത്രണ സാങ്കേതികവിദ്യ രൂപപ്പെടുത്തേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. Si മെറ്റീരിയലുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, SiC ഉൽപ്പാദനത്തിലെ വ്യത്യാസം ഉയർന്ന താപനില അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ, ഉയർന്ന താപനില ഓക്സിഡേഷൻ, ഉയർന്ന താപനില സജീവമാക്കൽ, ഈ ഉയർന്ന താപനില പ്രക്രിയകൾക്ക് ആവശ്യമായ ഹാർഡ് മാസ്ക് പ്രക്രിയ തുടങ്ങിയ ഉയർന്ന താപനില പ്രക്രിയകളിലും ഉണ്ട്.
മന്ദഗതിയിലുള്ള ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച: Si ക്രിസ്റ്റൽ വടിയുടെ വളർച്ചാ നിരക്ക് മണിക്കൂറിൽ 30 ~ 150mm വരെ എത്താം, 1-3m സിലിക്കൺ ക്രിസ്റ്റൽ വടിയുടെ ഉത്പാദനത്തിന് ഏകദേശം 1 ദിവസം മാത്രമേ എടുക്കൂ; ഉദാഹരണത്തിന് PVT രീതി ഉപയോഗിച്ചുള്ള SiC ക്രിസ്റ്റൽ വടി, വളർച്ചാ നിരക്ക് മണിക്കൂറിൽ ഏകദേശം 0.2-0.4mm ആണ്, 3-6cm ൽ താഴെ വളരാൻ 7 ദിവസം മാത്രം, വളർച്ചാ നിരക്ക് സിലിക്കൺ മെറ്റീരിയലിന്റെ 1% ൽ താഴെയാണ്, ഉൽപാദന ശേഷി വളരെ പരിമിതമാണ്.
ഉയർന്ന ഉൽപ്പന്ന പാരാമീറ്ററുകളും കുറഞ്ഞ വിളവും: SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ പ്രധാന പാരാമീറ്ററുകളിൽ മൈക്രോട്യൂബ്യൂൾ സാന്ദ്രത, ഡിസ്‌ലോക്കേഷൻ സാന്ദ്രത, റെസിസ്റ്റിവിറ്റി, വാർപേജ്, ഉപരിതല പരുക്കൻത മുതലായവ ഉൾപ്പെടുന്നു. പാരാമീറ്റർ സൂചികകൾ നിയന്ത്രിക്കുന്നതിനൊപ്പം, അടച്ച ഉയർന്ന താപനിലയുള്ള ചേമ്പറിൽ ആറ്റങ്ങളെ ക്രമീകരിക്കുകയും ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ച പൂർത്തിയാക്കുകയും ചെയ്യുന്ന സങ്കീർണ്ണമായ ഒരു സിസ്റ്റം എഞ്ചിനീയറിംഗാണിത്.
ഈ മെറ്റീരിയലിന് ഉയർന്ന കാഠിന്യം, ഉയർന്ന പൊട്ടൽ, ദീർഘമായ മുറിക്കൽ സമയം, ഉയർന്ന തേയ്മാനം എന്നിവയുണ്ട്: SiC Mohs കാഠിന്യം 9.25 വജ്രത്തിന് പിന്നിൽ രണ്ടാമതാണ്, ഇത് മുറിക്കുന്നതിനും പൊടിക്കുന്നതിനും മിനുക്കുന്നതിനുമുള്ള ബുദ്ധിമുട്ട് ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, കൂടാതെ 3cm കട്ടിയുള്ള ഒരു ഇൻഗോട്ടിന്റെ 35-40 കഷണങ്ങൾ മുറിക്കാൻ ഏകദേശം 120 മണിക്കൂർ എടുക്കും. കൂടാതെ, SiC യുടെ ഉയർന്ന പൊട്ടൽ കാരണം, വേഫർ പ്രോസസ്സിംഗ് വസ്ത്രങ്ങൾ കൂടുതലായിരിക്കും, കൂടാതെ ഔട്ട്പുട്ട് അനുപാതം ഏകദേശം 60% മാത്രമാണ്.
വികസന പ്രവണത: വലുപ്പ വർദ്ധനവ് + വില കുറവ്
ആഗോള SiC മാർക്കറ്റ് 6-ഇഞ്ച് വോളിയം പ്രൊഡക്ഷൻ ലൈൻ പക്വത പ്രാപിക്കുന്നു, മുൻനിര കമ്പനികൾ 8-ഇഞ്ച് മാർക്കറ്റിൽ പ്രവേശിച്ചു. ആഭ്യന്തര വികസന പദ്ധതികൾ പ്രധാനമായും 6 ഇഞ്ച് ആണ്. നിലവിൽ, മിക്ക ആഭ്യന്തര കമ്പനികളും ഇപ്പോഴും 4-ഇഞ്ച് പ്രൊഡക്ഷൻ ലൈനുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണെങ്കിലും, വ്യവസായം ക്രമേണ 6-ഇഞ്ചിലേക്ക് വികസിക്കുകയാണ്, 6-ഇഞ്ച് സപ്പോർട്ടിംഗ് ഉപകരണ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പക്വതയോടെ, ആഭ്യന്തര SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് സാങ്കേതികവിദ്യയും വലിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള ഉൽപാദന ലൈനുകളുടെ സമ്പദ്‌വ്യവസ്ഥയെ ക്രമേണ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു, കൂടാതെ നിലവിലെ ആഭ്യന്തര 6-ഇഞ്ച് മാസ് പ്രൊഡക്ഷൻ സമയ വിടവ് 7 വർഷമായി കുറഞ്ഞു. വലിയ വേഫർ വലുപ്പം സിംഗിൾ ചിപ്പുകളുടെ എണ്ണത്തിൽ വർദ്ധനവ് വരുത്തുകയും വിളവ് നിരക്ക് മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും എഡ്ജ് ചിപ്പുകളുടെ അനുപാതം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും, കൂടാതെ ഗവേഷണത്തിന്റെയും വികസനത്തിന്റെയും ചെലവും വിളവ് നഷ്ടവും ഏകദേശം 7% നിലനിർത്തും, അതുവഴി വേഫർ ഉപയോഗം മെച്ചപ്പെടുത്തും.
ഉപകരണ രൂപകൽപ്പനയിൽ ഇപ്പോഴും നിരവധി ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ ഉണ്ട്.
SiC ഡയോഡിന്റെ വാണിജ്യവൽക്കരണം ക്രമേണ മെച്ചപ്പെട്ടുവരികയാണ്, നിലവിൽ നിരവധി ആഭ്യന്തര നിർമ്മാതാക്കൾ SiC SBD ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിട്ടുണ്ട്, മീഡിയം, ഹൈ വോൾട്ടേജ് SiC SBD ഉൽപ്പന്നങ്ങൾക്ക് നല്ല സ്ഥിരതയുണ്ട്, വാഹന OBC-യിൽ, സ്ഥിരമായ കറന്റ് സാന്ദ്രത കൈവരിക്കുന്നതിന് SiC SBD+SI IGBT ഉപയോഗിക്കുന്നു. നിലവിൽ, ചൈനയിൽ SiC SBD ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ പേറ്റന്റ് രൂപകൽപ്പനയിൽ തടസ്സങ്ങളൊന്നുമില്ല, വിദേശ രാജ്യങ്ങളുമായുള്ള വിടവ് ചെറുതാണ്.
SiC MOS-ന് ഇപ്പോഴും നിരവധി ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ ഉണ്ട്, SiC MOS-ഉം വിദേശ നിർമ്മാതാക്കളും തമ്മിൽ ഇപ്പോഴും ഒരു വിടവ് ഉണ്ട്, കൂടാതെ പ്രസക്തമായ നിർമ്മാണ പ്ലാറ്റ്‌ഫോം ഇപ്പോഴും നിർമ്മാണത്തിലാണ്. നിലവിൽ, ST, Infineon, Rohm, മറ്റ് 600-1700V SiC MOS എന്നിവ വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനം കൈവരിക്കുകയും നിരവധി നിർമ്മാണ വ്യവസായങ്ങളുമായി ഒപ്പുവയ്ക്കുകയും ഷിപ്പ് ചെയ്യുകയും ചെയ്തിട്ടുണ്ട്, അതേസമയം നിലവിലെ ആഭ്യന്തര SiC MOS ഡിസൈൻ അടിസ്ഥാനപരമായി പൂർത്തിയായി, നിരവധി ഡിസൈൻ നിർമ്മാതാക്കൾ വേഫർ ഫ്ലോ ഘട്ടത്തിൽ ഫാബുകളുമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, പിന്നീട് ഉപഭോക്തൃ പരിശോധനയ്ക്ക് കുറച്ച് സമയമെടുക്കും, അതിനാൽ വലിയ തോതിലുള്ള വാണിജ്യവൽക്കരണത്തിൽ നിന്ന് ഇനിയും വളരെ സമയമുണ്ട്.
നിലവിൽ, പ്ലാനർ ഘടനയാണ് മുഖ്യധാരാ തിരഞ്ഞെടുപ്പായി തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത്, ഭാവിയിൽ ഉയർന്ന മർദ്ദ മേഖലകളിൽ ട്രെഞ്ച് തരം വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു. പ്ലാനർ ഘടന SiC MOS നിർമ്മാതാക്കൾ ധാരാളമുണ്ട്, പ്ലാനർ ഘടന ഗ്രോവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ പ്രാദേശിക തകർച്ച പ്രശ്നങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്നത് എളുപ്പമല്ല, ഇത് ജോലിയുടെ സ്ഥിരതയെ ബാധിക്കുന്നു, വിപണിയിൽ 1200V ന് താഴെയുള്ള ആപ്ലിക്കേഷൻ മൂല്യത്തിന്റെ വിശാലമായ ശ്രേണിയുണ്ട്, കൂടാതെ നിർമ്മാണത്തിന്റെ അവസാനത്തിൽ പ്ലാനർ ഘടന താരതമ്യേന ലളിതമാണ്, ഉൽപ്പാദനക്ഷമതയും ചെലവ് നിയന്ത്രണവും രണ്ട് വശങ്ങൾ നിറവേറ്റുന്നതിന്. വളരെ കുറഞ്ഞ പരാദ ഇൻഡക്റ്റൻസ്, വേഗത്തിലുള്ള സ്വിച്ചിംഗ് വേഗത, കുറഞ്ഞ നഷ്ടം, താരതമ്യേന ഉയർന്ന പ്രകടനം എന്നിവയുടെ ഗുണങ്ങൾ ഗ്രൂവ് ഉപകരണത്തിനുണ്ട്.
2--SiC വേഫർ വാർത്തകൾ
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് വിപണി ഉൽപ്പാദനവും വിൽപ്പന വളർച്ചയും, വിതരണവും ഡിമാൻഡും തമ്മിലുള്ള ഘടനാപരമായ അസന്തുലിതാവസ്ഥ ശ്രദ്ധിക്കുക.
ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി, ഉയർന്ന പവർ പവർ ഇലക്ട്രോണിക്സിനുള്ള വിപണി ആവശ്യകതയുടെ ദ്രുതഗതിയിലുള്ള വളർച്ചയോടെ, സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത സെമികണ്ടക്ടർ ഉപകരണങ്ങളുടെ ഭൗതിക പരിധി തടസ്സം ക്രമേണ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു, കൂടാതെ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC) പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന മൂന്നാം തലമുറ സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കൾ ക്രമേണ വ്യാവസായികവൽക്കരിക്കപ്പെടുന്നു. മെറ്റീരിയൽ പ്രകടന വീക്ഷണകോണിൽ, സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന് സിലിക്കൺ മെറ്റീരിയലിന്റെ ബാൻഡ് വിടവ് വീതിയുടെ 3 മടങ്ങ്, നിർണായക ബ്രേക്ക്ഡൗൺ ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ് ശക്തിയുടെ 10 മടങ്ങ്, താപ ചാലകതയുടെ 3 മടങ്ങ് ഉണ്ട്, അതിനാൽ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് പവർ ഉപകരണങ്ങൾ ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി, ഉയർന്ന മർദ്ദം, ഉയർന്ന താപനില, മറ്റ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ എന്നിവയ്ക്ക് അനുയോജ്യമാണ്, ഇത് പവർ ഇലക്ട്രോണിക് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ കാര്യക്ഷമതയും വൈദ്യുതി സാന്ദ്രതയും മെച്ചപ്പെടുത്താൻ സഹായിക്കുന്നു.
നിലവിൽ, SiC ഡയോഡുകളും SiC MOSFET-കളും ക്രമേണ വിപണിയിലേക്ക് മാറിയിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ കൂടുതൽ പക്വമായ ഉൽപ്പന്നങ്ങളുണ്ട്, അവയിൽ ചില മേഖലകളിൽ സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഡയോഡുകൾക്ക് പകരം SiC ഡയോഡുകൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു, കാരണം അവയ്ക്ക് റിവേഴ്സ് റിക്കവറി ചാർജിന്റെ ഗുണം ഇല്ല; SiC MOSFET ഓട്ടോമോട്ടീവ്, എനർജി സ്റ്റോറേജ്, ചാർജിംഗ് പൈൽ, ഫോട്ടോവോൾട്ടെയ്ക്, മറ്റ് മേഖലകളിലും ക്രമേണ ഉപയോഗിക്കുന്നു; ഓട്ടോമോട്ടീവ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളുടെ മേഖലയിൽ, മോഡുലറൈസേഷന്റെ പ്രവണത കൂടുതൽ കൂടുതൽ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു, SiC യുടെ മികച്ച പ്രകടനം കൈവരിക്കുന്നതിന് വിപുലമായ പാക്കേജിംഗ് പ്രക്രിയകളെ ആശ്രയിക്കേണ്ടതുണ്ട്, സാങ്കേതികമായി മുഖ്യധാര, ഭാവി അല്ലെങ്കിൽ പ്ലാസ്റ്റിക് സീലിംഗ് വികസനം എന്ന നിലയിൽ താരതമ്യേന പക്വമായ ഷെൽ സീലിംഗിനൊപ്പം, അതിന്റെ ഇഷ്ടാനുസൃത വികസന സവിശേഷതകൾ SiC മൊഡ്യൂളുകൾക്ക് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാണ്.
സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ വിലയിടിവ് വേഗതയോ സങ്കൽപ്പിക്കാവുന്നതിലും അപ്പുറമോ
സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രയോഗം പ്രധാനമായും ഉയർന്ന വിലയാൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു, അതേ നിലവാരത്തിലുള്ള SiC MOSFET യുടെ വില Si അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള IGBT യേക്കാൾ 4 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ്, കാരണം സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ പ്രക്രിയ സങ്കീർണ്ണമാണ്, ഇതിൽ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലിന്റെയും എപ്പിറ്റാക്സിയലിന്റെയും വളർച്ച പരിസ്ഥിതിയെ മാത്രമല്ല, വളർച്ചാ നിരക്കും മന്ദഗതിയിലാണ്, കൂടാതെ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിലേക്കുള്ള സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ പ്രോസസ്സിംഗ് കട്ടിംഗ്, പോളിഷിംഗ് പ്രക്രിയയിലൂടെ കടന്നുപോകണം. സ്വന്തം മെറ്റീരിയൽ സവിശേഷതകളും പക്വതയില്ലാത്ത പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയും അടിസ്ഥാനമാക്കി, ഗാർഹിക സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ വിളവ് 50% ൽ താഴെയാണ്, കൂടാതെ വിവിധ ഘടകങ്ങൾ ഉയർന്ന സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെയും എപ്പിറ്റാക്സിയലിന്റെയും വിലകളിലേക്ക് നയിക്കുന്നു.
എന്നിരുന്നാലും, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉപകരണങ്ങളുടെയും സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഉപകരണങ്ങളുടെയും ചെലവ് ഘടന തികച്ചും വിപരീതമാണ്, ഫ്രണ്ട് ചാനലിന്റെ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ്, എപ്പിറ്റാക്സിയൽ ചെലവുകൾ മുഴുവൻ ഉപകരണത്തിന്റെയും യഥാക്രമം 47% ഉം 23% ഉം ആണ്, ആകെ 70%, ബാക്ക് ചാനലിന്റെ ഉപകരണ രൂപകൽപ്പന, നിർമ്മാണം, സീലിംഗ് ലിങ്കുകൾ എന്നിവ 30% മാത്രമാണ്, സിലിക്കൺ അധിഷ്ഠിത ഉപകരണങ്ങളുടെ ഉൽപ്പാദനച്ചെലവ് പ്രധാനമായും ബാക്ക് ചാനലിന്റെ വേഫർ നിർമ്മാണത്തിൽ ഏകദേശം 50% കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ചെലവ് 7% മാത്രമാണ്. സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് വ്യവസായ ശൃംഖലയുടെ മൂല്യം തലകീഴായി മാറുന്നതിന്റെ പ്രതിഭാസം അർത്ഥമാക്കുന്നത് അപ്‌സ്ട്രീം സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് എപ്പിറ്റാക്സി നിർമ്മാതാക്കൾക്ക് സംസാരിക്കാനുള്ള കാതലായ അവകാശമുണ്ടെന്നതാണ്, ഇത് ആഭ്യന്തര, വിദേശ സംരംഭങ്ങളുടെ ലേഔട്ടിന്റെ താക്കോലാണ്.
വിപണിയിലെ ചലനാത്മക വീക്ഷണകോണിൽ, സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ വില കുറയ്ക്കുന്നത്, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ലോംഗ് ക്രിസ്റ്റലും സ്ലൈസിംഗ് പ്രക്രിയയും മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനൊപ്പം, വേഫർ വലുപ്പം വികസിപ്പിക്കുക എന്നതാണ്, ഇത് മുൻകാലങ്ങളിൽ അർദ്ധചാലക വികസനത്തിന്റെ പക്വമായ പാത കൂടിയാണ്, വോൾഫ്സ്പീഡ് ഡാറ്റ കാണിക്കുന്നത് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് 6 ഇഞ്ചിൽ നിന്ന് 8 ഇഞ്ചായി അപ്‌ഗ്രേഡ് ചെയ്‌താൽ, യോഗ്യതയുള്ള ചിപ്പ് ഉൽപ്പാദനം 80%-90% വർദ്ധിക്കുകയും വിളവ് മെച്ചപ്പെടുത്താൻ സഹായിക്കുകയും ചെയ്യും. സംയോജിത യൂണിറ്റ് ചെലവ് 50% കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും.
2023 "8-ഇഞ്ച് SiC ആദ്യ വർഷം" എന്നറിയപ്പെടുന്നു, ഈ വർഷം, ആഭ്യന്തര, വിദേശ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് നിർമ്മാതാക്കൾ 8-ഇഞ്ച് സിലിക്കൺ കാർബൈഡിന്റെ ലേഔട്ട് ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു, ഉദാഹരണത്തിന് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് ഉൽപ്പാദന വിപുലീകരണത്തിനായി 14.55 ബില്യൺ യുഎസ് ഡോളറിന്റെ വോൾഫ്സ്പീഡ് ഭ്രാന്തൻ നിക്ഷേപം, 8-ഇഞ്ച് SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് നിർമ്മാണ പ്ലാന്റിന്റെ നിർമ്മാണമാണ് ഇതിന്റെ ഒരു പ്രധാന ഭാഗം, നിരവധി കമ്പനികൾക്ക് 200 mm SiC ബെയർ മെറ്റലിന്റെ ഭാവി വിതരണം ഉറപ്പാക്കാൻ; ഭാവിയിൽ 8-ഇഞ്ച് സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ വിതരണം ചെയ്യുന്നതിനായി ആഭ്യന്തര ടിയാൻയു അഡ്വാൻസ്ഡും ടിയാൻകെ ഹെഡയും ഇൻഫിനിയോണുമായി ദീർഘകാല കരാറുകളിൽ ഒപ്പുവച്ചു.
ഈ വർഷം മുതൽ, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് 6 ഇഞ്ചിൽ നിന്ന് 8 ഇഞ്ചായി ത്വരിതപ്പെടുത്തും, 2022 ലെ 6 ഇഞ്ച് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ യൂണിറ്റ് ചിപ്പ് വിലയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ 2024 ആകുമ്പോഴേക്കും 8 ഇഞ്ച് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ യൂണിറ്റ് ചിപ്പ് വില 60% ൽ കൂടുതൽ കുറയുമെന്ന് വോൾഫ്സ്പീഡ് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു, കൂടാതെ ചെലവ് കുറയുന്നത് ആപ്ലിക്കേഷൻ വിപണിയെ കൂടുതൽ തുറക്കുമെന്ന് ജി ബോണ്ട് കൺസൾട്ടിംഗ് ഗവേഷണ ഡാറ്റ ചൂണ്ടിക്കാട്ടി. 8 ഇഞ്ച് ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ നിലവിലെ വിപണി വിഹിതം 2% ൽ താഴെയാണ്, 2026 ആകുമ്പോഴേക്കും വിപണി വിഹിതം ഏകദേശം 15% ആയി വളരുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.
വാസ്തവത്തിൽ, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ വിലയിലെ ഇടിവിന്റെ നിരക്ക് പലരുടെയും ഭാവനയെ കവിയുന്നു, 6 ഇഞ്ച് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ നിലവിലെ മാർക്കറ്റ് ഓഫർ 4000-5000 യുവാൻ/പീസ് ആണ്, വർഷത്തിന്റെ തുടക്കവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഇത് വളരെയധികം കുറഞ്ഞു, അടുത്ത വർഷം 4000 യുവാനിൽ താഴെയാകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു, ആദ്യ വിപണി ലഭിക്കുന്നതിനായി ചില നിർമ്മാതാക്കൾ വിൽപ്പന വില താഴെയുള്ള വിലയിലേക്ക് കുറച്ചിട്ടുണ്ട് എന്നത് ശ്രദ്ധിക്കേണ്ടതാണ്, പ്രധാനമായും സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് വിതരണത്തിൽ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്ന വിലയുദ്ധത്തിന്റെ മാതൃക തുറന്നു, ലോ-വോൾട്ടേജ് ഫീൽഡിൽ താരതമ്യേന പര്യാപ്തമാണ്, ആഭ്യന്തര, വിദേശ നിർമ്മാതാക്കൾ ഉൽപാദന ശേഷി ആക്രമണാത്മകമായി വികസിപ്പിക്കുന്നു, അല്ലെങ്കിൽ സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് ഓവർസപ്ലൈ ഘട്ടം സങ്കൽപ്പിച്ചതിലും നേരത്തെ അനുവദിക്കുക.
പോസ്റ്റ് സമയം: ജനുവരി-19-2024