Welche Rolle spielt Siliziumkarbid (SIC) in der Halbleiterindustrie?
Schwarzes Siliziumkarbid (SiC)
Als Kernmaterial des Halbleiters der dritten Generation lässt sich die Schlüsselrolle von Siliziumkarbid (SiC) in der Halbleiterindustrie wie folgt zusammenfassen:
1. Materialleistungsinnovation
Breite Bandlückeneigenschaften
Die Bandlückenbreite beträgt 3,3 eV (1,1 eV bei Silizium) und die elektrische Durchbruchfeldstärke ist zehnmal so hoch wie bei Silizium, was für Hochspannungsszenarien (wie etwa Elektroantriebssysteme für Fahrzeuge mit neuer Energie) geeignet ist.
Hohe Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit beträgt 4,9 W/cm·K (1,5 W/cm·K für Silizium), und die Wärmeableitungseffizienz wird um das Dreifache erhöht, was die Betriebstemperatur des Geräts reduziert und verbessert
Zuverlässigkeit.
Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitseigenschaften
Die Elektronensättigungsdriftrate erreicht 2×10⁷cm/s (doppelt so hoch wie bei Silizium), die Schaltgeschwindigkeit ist 100-mal schneller als bei Siliziumbauelementen und der Energieverlust wird um 50–70 % reduziert.
welches für Hochfrequenzanwendungen geeignet ist.
2. Kernanwendungsbereiche
Stromversorgungsgeräte
Fahrzeuge mit neuer Energie : wird in Motorsteuerungen, Onboard-Ladegeräten (OBC), DC/DC-Wandlern usw. verwendet, um die Reichweite und Ladeeffizienz zu verbessern.
Photovoltaik/Energiespeicherung : Optimieren Sie die Effizienz des Wechselrichters und reduzieren Sie Energieverluste.
Schienenverkehr/Smart Grid : Verbesserung der Stabilität des Stromsystems und Unterstützung der Hochspannungsübertragung.
HF-Geräte: Verwenden Sie eine hohe Strahlungsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit für den Einsatz in Hochfrequenzszenarien wie 5G-Kommunikationsbasisstationen und Radaren.
Andere Halbleiterbauelemente
LED-Substrat : wird für die Herstellung von LED-Chips mit hoher Helligkeit verwendet.
Sensoren und supraleitende Geräte: Hohe Temperaturbeständigkeit und chemische Stabilität machen sie für extreme Umgebungen (wie die Luft- und Raumfahrt) geeignet.
3. Industrielle Modernisierung und Förderung
Ersatz herkömmlicher Siliziummaterialien
Ersetzen Sie siliziumbasierte Geräte schrittweise in Hochspannungsfeldern über 1200 V, reduzieren Sie das Volumen auf 1/10 und erreichen Sie ein geringes Gewicht.
Technologische Durchbrüche in der Industriekette
Vorbereitung von Einkristallsubstraten: Verbessern Sie die Kristallqualität und reduzieren Sie die Defektdichte durch PVT- und Flüssigphasenmethoden.
Präzisionsbearbeitung : Keramikgravur- und Fräsmaschinen in Kombination mit Diamantwerkzeugen erreichen eine Bearbeitungsgenauigkeit auf Nanoebene, um die Formung komplexer Strukturen zu gewährleisten.
4. Erweiterung neu entstehender Szenarien
Rechenzentren und KI
Verbessern Sie die Effizienz der Energieumwandlung, verkürzen Sie die Datenverarbeitungszeit und unterstützen Sie die Anforderungen an die Rechenleistung von KI.
Unterhaltungselektronik
Reduzieren Sie die Größe und verlängern Sie die Akkulaufzeit von AR/VR-Geräten.
Dank seiner einzigartigen Eigenschaften treibt Siliziumkarbid die Halbleiterindustrie dazu an, auf Hocheffizienz-, Hochfrequenz-, Hochtemperatur- und Hochdruckszenarien umzusteigen und wird zu einem technischen Eckpfeiler in der Leistungselektronik, Kommunikation, neuen Energien und anderen Bereichen.