I gcomparáid le leathsheoltóirí cumhachta sileacain-bhunaithe, tá buntáistí suntasacha ag leathsheoltóirí cumhachta SiC (chomhdhúile sileacain) maidir le minicíocht aistrithe, caillteanas, diomailt teasa, miniaturization, etc.
Le táirgeadh ar scála mór inverters chomhdhúile sileacain ag Tesla, tá níos mó cuideachtaí tar éis tosú ar tháirgí chomhdhúile sileacain a thabhairt i dtír freisin.
Tá SiC chomh “iontach”, conas ar domhan a rinneadh é? Cad iad na hiarratais anois? A ligean ar a fheiceáil!
01 ☆ Breith SiC
Cosúil le leathsheoltóirí cumhachta eile, cuimsíonn slabhra tionscal SiC-MOSFETan criostal fada – foshraith – epitaxy – dearadh – déantúsaíocht – nasc pacáistithe.
Criostail fhada
Le linn an nasc criostail fhada, murab ionann agus an modh Tira a úsáidtear le sileacain criostail aonair a ullmhú, glacann chomhdhúile sileacain den chuid is mó modh iompair gáis fhisiceach (PVT, ar a dtugtar modh feabhsaithe Lly nó modh sublimation criostail síl), modh taisce ceimiceach ardteocht gáis (HTCVD). ) forlíonta.
☆ Céim lárnach
1. Amhábhar soladach charbóineach;
2. Tar éis téamh, déantar an soladach chomhdhúile ina ghás;
3. Gluaiseacht gáis go dtí dromchla an chriostail síl;
4. Fásann gás ar dhromchla an chriostail síl ina chriostail.
Foinse pictiúir: “Pointe Teicniúil chun cairbíd sileacain fáis PVT a dhíchóimeáil”
Tá dhá mhíbhuntáiste mhór mar gheall ar cheardaíocht dhifriúil i gcomparáid leis an mbonn sileacain:
Gcéad dul síos, tá táirgeadh deacair agus tá an toradh íseal.Fásann teocht na céime gáis carbóin-bhunaithe os cionn 2300 ° C agus is é 350MPa an brú. Déantar an bosca dorcha iomlán, agus is furasta é a mheascadh i neamhíonachtaí. Tá an toradh níos ísle ná an bonn sileacain. Dá mhéad an trastomhas, is ísle an toradh.
Is é an dara fás mall.Tá rialachas modh PVT an-mhall, tá an luas thart ar 0.3-0.5mm / h, agus féadann sé 2cm a fhás i 7 lá. Ní féidir leis an uasmhéid ach 3-5cm a fhás, agus is é 4 orlach agus 6 orlach trastomhas an tinne criostail den chuid is mó.
Is féidir leis an 72H atá bunaithe ar Silicon fás go dtí airde 2-3m, le trastomhais den chuid is mó 6 orlach agus cumas táirgthe nua 8-orlach ar feadh 12 orlach.Dá bhrí sin, is minic a dtugtar tinne criostail ar chomhdhúile sileacain, agus déantar sileacain ina bata criostail.
Tinní criostail sileacain chomhdhúile
Foshraith
Tar éis an criostail fhada a bheith críochnaithe, téann sé isteach i bpróiseas táirgthe an tsubstráit.
Tar éis gearradh spriocdhírithe, meilt (meilt garbh, meilt fíneáil), snasú (snasta meicniúil), snasú ultra-beachtais (snasta meicniúil ceimiceach), faightear an tsubstráit chomhdhúile sileacain.
Imríonn an tsubstráit go príomharól na tacaíochta fisiceach, seoltacht theirmeach agus seoltacht.Is é an deacracht a bhaineann le próiseáil ná go bhfuil an t-ábhar chomhdhúile sileacain ard, crispy, agus cobhsaí i airíonna ceimiceacha. Dá bhrí sin, níl modhanna próiseála traidisiúnta bunaithe ar sileacain oiriúnach do shubstráit chomhdhúile sileacain.
Bíonn tionchar díreach ag cáilíocht an éifeacht gearrtha ar fheidhmíocht agus ar éifeachtúlacht úsáide (costas) táirgí chomhdhúile sileacain, mar sin ní mór é a bheith beag, tiús aonfhoirmeach, agus gearradh íseal.
Faoi láthair,Úsáideann 4-orlach agus 6-orlach go príomha trealamh gearrtha il-líne,criostail sileacain a ghearradh i slices tanaí le tiús nach mó ná 1mm.
Léaráid scéimreach gearrtha illíne
Sa todhchaí, leis an méadú ar mhéid na sliseog sileacain charbóinithe, méadóidh an méadú ar riachtanais úsáide ábhar, agus cuirfear teicneolaíochtaí mar slicing léasair agus scaradh fuar i bhfeidhm de réir a chéile freisin.
In 2018, fuair Infineon Siltectra GmbH, a d'fhorbair próiseas nuálaíoch ar a dtugtar scáineadh fuar.
I gcomparáid leis an bpróiseas gearrtha traidisiúnta il-sreang caillteanas de 1/4,níor chaill an próiseas scoilteadh fuar ach 1/8 den ábhar chomhdhúile sileacain.
Síneadh
Ós rud é nach féidir leis an ábhar chomhdhúile sileacain feistí cumhachta a dhéanamh go díreach ar an tsubstráit, tá gá le feistí éagsúla ar an gciseal síneadh.
Dá bhrí sin, tar éis táirgeadh an tsubstráit a chríochnú, déantar scannán tanaí criostail aonair ar leith a fhás ar an tsubstráit tríd an bpróiseas síneadh.
Faoi láthair, úsáidtear an próiseas modh taiscí gáis cheimiceach (CVD) go príomha.
Dearadh
Tar éis an tsubstráit a dhéanamh, téann sé isteach sa chéim dearadh táirge.
Maidir le MOSFET, is é fócas an phróisis dearaidh dearadh an groove,ar thaobh amháin chun sárú paitinne a sheachaint(Tá leagan amach paitinne ag Infineon, Rohm, ST, etc.), agus ar an láimh eile chunfreastal ar na costais déantúsaíochta agus déantúsaíochta.
Déantúsaíocht wafer
Tar éis an dearadh táirge a bheith críochnaithe, téann sé isteach sa chéim déantúsaíochta wafer,agus tá an próiseas beagnach cosúil leis an sileacain, a bhfuil na 5 chéim seo a leanas den chuid is mó aige.
☆Céim 1: Instealladh an masc
Déantar sraith de scannán ocsaíd sileacain (SiO2), tá an photoresist brataithe, déantar an patrún photoresist a fhoirmiú trí na céimeanna homogenization, nochtadh, forbairt, etc., agus aistrítear an figiúr chuig an scannán ocsaíd tríd an bpróiseas eitseála.
☆Céim 2: Ionchlannú ian
Cuirtear an sliseog chomhdhúile sileacain chumhdaithe isteach in ionchlannóir ian, áit a ndéantar hiain alúmanaim a instealladh chun crios dópála de chineál P a fhoirmiú, agus a annealaítear chun na hiain alúmanaim ionchlannaithe a ghníomhachtú.
Baintear an scannán ocsaíd, déantar iain nítrigine a instealladh isteach i réigiún sonrach den réigiún dópála cineál P chun réigiún seoltaí N-cineál den draein agus an fhoinse a fhoirmiú, agus déantar na hiain nítrigine ionchlannaithe a annealed chun iad a ghníomhachtú.
☆Céim 3: Déan an eangach
Déan an eangach. Sa limistéar idir an fhoinse agus an draein, ullmhaítear an ciseal ocsaíd geata trí phróiseas ocsaídiúcháin ardteochta, agus déantar an ciseal leictreoid geata a thaisceadh chun an struchtúr rialaithe geata a fhoirmiú.
☆Céim 4: Ag déanamh sraitheanna pasivation
Déantar ciseal pasivation. Taisce ciseal pasivation le tréithe inslithe maith chun cosc a chur ar mhiondealú interelectrode.
☆Céim 5: Déan leictreoidí foinse draein
Déan draein agus foinse. Tá an ciseal pasivation bréifneach agus sputtered miotail chun draein agus foinse a fhoirmiú.
Foinse Grianghraf: Xinxi Capital
Cé nach bhfuil mórán difríochta idir an leibhéal próiseas agus sileacain bunaithe, mar gheall ar shaintréithe na n-ábhar chomhdhúile sileacain,is gá ionchlannú agus annealing ian a dhéanamh i dtimpeallacht ardteochta(suas le 1600 ° C), beidh tionchar ag teocht ard ar struchtúr laitíse an ábhair féin, agus beidh tionchar ag an deacracht ar an toradh freisin.
Ina theannta sin, le haghaidh comhpháirteanna MOSFET,bíonn tionchar díreach ag cáilíocht ocsaigin geata ar shoghluaisteacht an chainéil agus ar iontaofacht geata, toisc go bhfuil dhá chineál sileacain agus adamh carbóin san ábhar chomhdhúile sileacain.
Dá bhrí sin, tá gá le modh fáis mheánmhéide geata speisialta (is é pointe eile go bhfuil an leathán chomhdhúile sileacain trédhearcach, agus go bhfuil an t-ailíniú suímh ag an gcéim photolithography deacair sileacain).
Tar éis an déantúsaíocht wafer a chríochnú, gearrtar an sliseanna aonair i sliseanna lom agus is féidir é a phacáistiú de réir an chuspóra. Is é an próiseas coitianta le haghaidh feistí scoite ná pacáiste TO.
MOSFETanna 650V CoolSiC™ i bpacáiste TO-247
Grianghraf: Infineon
Tá riachtanais ardchumhachta agus diomailt teasa ag an réimse feithicleach, agus uaireanta is gá ciorcaid droichead a thógáil go díreach (leathdhroichead nó droichead iomlán, nó pacáistithe go díreach le dé-óid).
Dá bhrí sin, is minic a phacáistiú go díreach isteach i modúil nó córais. De réir líon na sliseanna atá pacáistithe i modúl amháin, is é an fhoirm choitianta 1 in 1 (BorgWarner), 6 in 1 (Infineon), etc., agus úsáideann roinnt cuideachtaí scéim chomhthreomhar aon-fheadáin.
Borgwarner Viper
Tacaíonn sé le fuarú uisce dhá thaobh agus SiC-MOSFET
Modúil MOSFET Infineon CoolSiC™
Murab ionann agus sileacain,feidhmíonn modúil chomhdhúile sileacain ag teocht níos airde, thart ar 200 ° C.
Tá teocht leáphointe teocht solder bog traidisiúnta íseal, ní féidir leis na ceanglais teochta a chomhlíonadh. Dá bhrí sin, is minic a úsáideann modúil chomhdhúile sileacain próiseas táthú shintéirithe airgid íseal-teocht.
Tar éis an modúl a bheith críochnaithe, is féidir é a chur i bhfeidhm ar an gcóras páirteanna.
Rialaitheoir mótair Tesla Model3
Tagann an sliseanna lom ó ST, pacáiste féinfhorbartha agus córas tiomána leictreach
☆02 Stádas iarratais SiC?
I réimse na ngluaisteán, úsáidtear feistí cumhachta go príomha iDCDC, OBC, inverters mótair, inverters aerchóirithe leictreacha, muirearú gan sreang agus páirteanna eilea éilíonn comhshó tapa AC/DC (feidhmíonn an DCDC go príomha mar lasc tapa).
Grianghraf: BorgWarner
I gcomparáid le hábhair sileacain-bhunaithe, tá ábhair SIC níos airdeneart réimse miondealú avalanche criticiúil(3×106V/cm),seoltacht teirmeach níos fearr(49W/mK) agusbearna banna níos leithne(3.26eV).
Dá leithne an bhearna banna, is lú an sruth sceite agus is airde an éifeachtúlacht. Is amhlaidh is fearr an seoltacht theirmeach, is airde an dlús reatha. Dá láidre an réimse miondealú sreabhán ríthábhachtach, is féidir feabhas a chur ar fhriotaíocht voltais an fheiste.
Dá bhrí sin, i réimse an ardvoltais ar bord, is féidir le MOSFETanna agus SBD arna n-ullmhú ag ábhair chomhdhúile sileacain chun an teaglaim IGBT agus FRD sileacain atá ann cheana féin a chur in ionad an chumhacht agus an éifeachtúlacht a fheabhsú go héifeachtach,go háirithe i gcásanna iarratais ardmhinicíochta chun caillteanais aistrithe a laghdú.
Faoi láthair, is dóichí go mbainfear amach iarratais ar scála mór in inverters mótair, agus ina dhiaidh sin OBC agus DCDC.
Ardán voltas 800V
Sa ardán voltas 800V, déanann an buntáiste a bhaineann le minicíocht ard fiontair níos mó claonadh chun réiteach SiC-MOSFET a roghnú. Dá bhrí sin, an chuid is mó de na pleanála rialaithe leictreonacha 800V reatha SiC-MOSFET.
Áirítear pleanáil ar leibhéal ardáinE-GMP nua-aimseartha, GM Otenergy - réimse bailithe, Porsche PPE, agus Tesla EPA.Ach amháin i gcás samhlacha ardán Porsche PPE nach n-iompraíonn SiC-MOSFET go sainráite (is é IGBT silica-bhunaithe an chéad mhúnla), glacann ardáin feithiclí eile scéimeanna SiC-MOSFET.
Ardán fuinnimh Ultra Uilíoch
Tá pleanáil múnla 800V níos mó,an branda Great Wall Salon Jiagirong, leagan Beiqi cuaille Fox S HI, carr idéalach S01 agus W01, Xiaopeng G9, BMW NK1, Dúirt Changan Avita E11 go ndéanfaidh sé ardán 800V, chomh maith le BYD, Lantu, GAC 'an, Mercedes-Benz, náid Rith, Brat Dearg FAW, dúirt Volkswagen freisin teicneolaíocht 800V i dtaighde.
Ó staid na n-orduithe 800V a fuair soláthraithe Tier1,BorgWarner, Wipai Technology, ZF, United Electronics, agus Huichuangach ordú tiomáint leictreach 800V fógartha.
Ardán voltas 400V
Sa ardán voltas 400V, tá SiC-MOSFET go príomha i gcomaoin ardchumhachta agus dlús cumhachta agus ardéifeachtúlachta.
Cosúil le mótair Tesla Model 3\Y atá olltáirgthe anois, tá buaicchumhacht mótair BYD Hanhou thart ar 200Kw (Tesla 202Kw, 194Kw, 220Kw, BYD 180Kw), úsáidfidh NIO táirgí SiC-MOSFET freisin ag tosú ó ET7 agus an ET5 a liostófar níos déanaí. Is é buaicchumhacht 240Kw (ET5 210Kw).
Ina theannta sin, ó thaobh an ardéifeachtúlachta, tá roinnt fiontair ag iniúchadh féidearthacht táirgí SiC-MOSFET tuilte cúnta freisin.
Am postála: Jul-08-2023
