說碳化硅（SiC）半導(dǎo)體材料擁有光明的未來的原因在哪

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2022-03-17 07:28:01 4

它們體積小巧，功能強(qiáng)大且效率極高：由碳化硅制成的半導(dǎo)體可以幫助將電池和傳感器中的電力電子技術(shù)提升到一個(gè)新的水平-為電動汽車的突破和支持工業(yè)領(lǐng)域的數(shù)字化做出重大貢獻(xiàn)。

在某些重要應(yīng)用中，由碳化硅（SiC）制成的半導(dǎo)體比傳統(tǒng)半導(dǎo)體更有效地處理電。因此，這項(xiàng)新技術(shù)特別受電動汽車制造商的關(guān)注：由于采用SiC半導(dǎo)體，改進(jìn)的電池控制有助于節(jié)省能源，從而極大地增加了電動汽車的使用壽命。SiC基半導(dǎo)體還可實(shí)現(xiàn)更快的充電速度。今天，每輛電動汽車中已經(jīng)有很多半導(dǎo)體。未來，尤其是SiC轉(zhuǎn)化器件將因其切換速度，熱損失和緊湊尺寸的優(yōu)勢而興起。其他公司，例如移動網(wǎng)絡(luò)提供商，智能手機(jī)制造商和自動化行業(yè)，也對這些微型芯片寄予厚望。

SiC半導(dǎo)體的優(yōu)勢與應(yīng)用

10倍

與傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體相比，SiC功率電子半導(dǎo)體可以制造出多少小得多的材料。這是可能的，因?yàn)樗鼈兙哂休^大的帶寬，從而使它們能夠以較少的熱損失轉(zhuǎn)換電能。硅半導(dǎo)體必須大得多才能實(shí)現(xiàn)相同的性能。

減少多達(dá)50％

與由硅制成的常規(guī)半導(dǎo)體相比，SiC半導(dǎo)體中會發(fā)生熱損失。因此，SiC半導(dǎo)體的重要應(yīng)用領(lǐng)域是電力電子學(xué)，即將電能轉(zhuǎn)換為設(shè)備可用的形式。例如，對于筆記本電腦，半導(dǎo)體被藏在充電器的變壓器中。到目前為止，硅半導(dǎo)體主要用于此用途，但它們會散發(fā)大量能量作為熱量。使用碳化硅半導(dǎo)體，熱量損失將大大減少，并且更多的能量可用于充電。

300–500％

與硅晶體管相比，SiC晶體管還可以提高開關(guān)頻率。這是SiC半導(dǎo)體可用于制造尺寸明顯較小的組件的另一個(gè)原因。

10％至15％

SiC半導(dǎo)體可以實(shí)現(xiàn)電動汽車更大的范圍，因?yàn)樗鼈兛梢愿行У剞D(zhuǎn)換能量。結(jié)果，汽車制造商可以在其電動汽車中安裝較小的電池。這對于制造商來說是雙贏的，并且可以為行業(yè)帶來動力。

適用于現(xiàn)代5G技術(shù)

SiC半導(dǎo)體也是理想的。超高速網(wǎng)絡(luò)將需要大量的功率和性能，尤其是傳輸站等基礎(chǔ)設(shè)施組件。為了使智能手機(jī)更快地充電，制造商將來可能會使用SiC半導(dǎo)體。此外，新型半導(dǎo)體還非常適合無線充電器和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器。

無限可能

SiC半導(dǎo)體為數(shù)字化工業(yè)流程開辟了道路。例如，可以用更快的傳感器系統(tǒng)更好地支持對電力電子設(shè)備要求特別高的速度的過程。基于SiC半導(dǎo)體的5G控制的移動設(shè)備的使用也為工業(yè)4.0的進(jìn)一步優(yōu)化提供了巨大的潛力。

4,120億美元

去年整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)的營業(yè)額。SiC半導(dǎo)體仍然是小眾產(chǎn)品，銷售額約為5億美元。但是，行業(yè)專家預(yù)計(jì)，電動汽車將使銷售快速增長，在2020年至2022年之間每年增長10％至25％，到2023年將達(dá)到40％以上。

基本上，所有半導(dǎo)體都是由晶體制成的，晶體是由粉末（例如硅或碳化硅）在非常高的溫度下制成的。隨后將晶體切成薄片，稱為晶圓。可以將非常復(fù)雜的電子電路沉積到晶圓上，從而最終構(gòu)成微電子設(shè)備。 新型SiC半導(dǎo)體材料的生產(chǎn)
超過50年
碳化硅半導(dǎo)體的生產(chǎn)和碳化硅晶體的生長已進(jìn)行了大量研究，而碳化硅晶體的生長主要采用物理氣相傳輸（PVT）工藝。在高溫和低壓下制造小的碳化硅晶體。顆粒通過載氣到達(dá)較冷的籽晶，在此由于過飽和而發(fā)生結(jié)晶。