سي آءِ سي ايترو "الاهي" ڇو آهي؟

سلڪون تي ٻڌل پاور سيمي ڪنڊڪٽرز جي مقابلي ۾، SiC (سلڪون ڪاربائڊ) پاور سيمي ڪنڊڪٽرز کي سوئچنگ فريڪوئنسي، نقصان، گرمي جي ضايع ٿيڻ، ننڍي ڪرڻ، وغيره ۾ اهم فائدا آهن.

ٽيسلا پاران سلڪون ڪاربائيڊ انورٽرز جي وڏي پيماني تي پيداوار سان، وڌيڪ ڪمپنين پڻ سلڪون ڪاربائيڊ پراڊڪٽس کي لينڊ ڪرڻ شروع ڪري ڇڏيو آهي.

سي آءِ سي تمام گهڻو "شاندار" آهي، اهو ڪيئن ٺاهيو ويو؟ هاڻي ڪهڙا ايپليڪيشن آهن؟ اچو ته ڏسون!

01 ☆ هڪ سي آءِ سي جو جنم

ٻين پاور سيمي ڪنڊڪٽرز وانگر، SiC-MOSFET انڊسٽري چين ۾ شامل آهنڊگهو ڪرسٽل - سبسٽريٽ - ايپيٽيڪسي - ڊيزائن - پيداوار - پيڪنگنگ لنڪ. 

ڊگهو ڪرسٽل

ڊگھي ڪرسٽل لنڪ دوران، سنگل ڪرسٽل سلڪون پاران استعمال ٿيندڙ ٽيرا طريقي جي تياري جي برعڪس، سلڪون ڪاربائڊ بنيادي طور تي جسماني گئس ٽرانسپورٽ جو طريقو (PVT، جنهن کي بهتر Lly يا سيڊ ڪرسٽل سبليميشن طريقو پڻ سڏيو ويندو آهي)، اعليٰ درجه حرارت ڪيميائي گئس جمع ڪرڻ جو طريقو (HTCVD) سپليمنٽس اختيار ڪري ٿو.

☆ بنيادي قدم

1. ڪاربونڪ مضبوط خام مال؛

2. گرم ڪرڻ کان پوءِ، ڪاربائيڊ جو ٺوس گئس بڻجي ويندو آهي.

3. گئس ٻج جي ڪرسٽل جي مٿاڇري تي منتقل ٿئي ٿي؛

4. گئس ٻج جي ڪرسٽل جي مٿاڇري تي وڌي ڪري ڪرسٽل بڻجي ٿي.

تصوير جو ذريعو: "پي وي ٽي گروٿ سلڪون ڪاربائيڊ کي ڌار ڪرڻ لاءِ ٽيڪنيڪل پوائنٽ"

سلڪون بيس جي مقابلي ۾ مختلف ڪاريگري جا ٻه وڏا نقصان آهن:

پهرين، پيداوار ڏکيو آهي ۽ پيداوار گهٽ آهي.ڪاربن تي ٻڌل گئس جي مرحلي جو گرمي پد 2300 ° C کان مٿي وڌي ٿو ۽ دٻاءُ 350MPa آهي. سڄو ڊارڪ باڪس ٻاهر ڪڍيو ويندو آهي، ۽ ان کي نجاست ۾ ملائڻ آسان آهي. پيداوار سلڪون بيس کان گهٽ آهي. قطر جيترو وڏو هوندو، پيداوار اوترو گهٽ هوندي.

ٻيو سست واڌ آهي.پي وي ٽي طريقي جي گورننس تمام سست آهي، رفتار تقريباً 0.3-0.5 ملي ميٽر في ڪلاڪ آهي، ۽ اهو 7 ڏينهن ۾ 2 سينٽي ميٽر وڌي سگهي ٿو. وڌ ۾ وڌ صرف 3-5 سينٽي ميٽر وڌي سگهي ٿو، ۽ ڪرسٽل انگوٽ جو قطر گهڻو ڪري 4 انچ ۽ 6 انچ آهي.

سليڪون تي ٻڌل 72H 2-3 ميٽر جي اوچائي تائين وڌي سگهي ٿو، جنهن جو قطر گهڻو ڪري 6 انچ ۽ 8 انچ هوندو، 12 انچ لاءِ نئين پيداوار جي گنجائش.تنهن ڪري، سلڪون ڪاربائڊ کي اڪثر ڪري ڪرسٽل انگوٽ سڏيو ويندو آهي، ۽ سلڪون هڪ ڪرسٽل اسٽڪ بڻجي ويندو آهي.

ڪاربائيڊ سلڪون ڪرسٽل انگٽس

سبسٽريٽ

ڊگهو ڪرسٽل مڪمل ٿيڻ کان پوءِ، اهو سبسٽريٽ جي پيداوار جي عمل ۾ داخل ٿئي ٿو.

ٽارگيٽ ڪٽڻ، پيسڻ (رُڌ پيسڻ، نفيس پيسڻ)، پالش ڪرڻ (مڪينيڪل پالش ڪرڻ)، الٽرا پريسيشن پالش ڪرڻ (ڪيميائي ميڪينيڪل پالش ڪرڻ) کان پوءِ، سلڪون ڪاربائيڊ سبسٽريٽ حاصل ڪيو ويندو آهي.

سبسٽريٽ بنيادي طور تي ادا ڪندو آهيجسماني مدد، حرارتي چالکائي ۽ چالکائي جو ڪردار.پروسيسنگ جي ڏکيائي اها آهي ته سلڪون ڪاربائيڊ مواد اعليٰ، ڪرپٽ ۽ ڪيميائي ملڪيتن ۾ مستحڪم آهي. تنهن ڪري، روايتي سلڪون تي ٻڌل پروسيسنگ طريقا سلڪون ڪاربائيڊ سبسٽريٽ لاءِ مناسب نه آهن.

ڪٽڻ واري اثر جي معيار جو سڌو سنئون اثر سلڪون ڪاربائيڊ شين جي ڪارڪردگي ۽ استعمال جي ڪارڪردگي (قيمت) تي پوي ٿو، تنهن ڪري ان کي ننڍو، هڪجهڙائي ٿولهه، ۽ گهٽ ڪٽڻ جي ضرورت آهي.

هن وقت،4 انچ ۽ 6 انچ بنيادي طور تي ملٽي لائين ڪٽڻ جو سامان استعمال ڪندا آهن،سلڪون ڪرسٽل کي پتلي سلائسن ۾ ڪٽڻ جنهن جي ٿولهه 1 ملي ميٽر کان وڌيڪ نه هجي.

ملٽي لائين ڪٽڻ وارو اسڪيميٽڪ ڊاگرام

مستقبل ۾، ڪاربنائيزڊ سلڪون ويفرز جي سائيز ۾ واڌ سان، مواد جي استعمال جي ضرورتن ۾ اضافو ٿيندو، ۽ ليزر سلائسنگ ۽ ٿڌي سيپريشن جهڙيون ٽيڪنالاجيون پڻ بتدريج لاڳو ڪيون وينديون.

2018 ۾، انفائنون سلٽيڪرا GmbH حاصل ڪيو، جنهن هڪ جديد عمل تيار ڪيو جيڪو ڪولڊ ڪريڪنگ جي نالي سان مشهور آهي.

روايتي ملٽي وائر ڪٽڻ واري عمل جي 1/4 نقصان جي مقابلي ۾،ٿڌي ڀڃڻ واري عمل ۾ سلڪون ڪاربائيڊ مواد جو صرف 1/8 حصو ضايع ٿيو.

واڌ

جيئن ته سلڪون ڪاربائيڊ مواد سڌو سنئون سبسٽريٽ تي پاور ڊوائيسز نٿو ٺاهي سگهي، ايڪسٽينشن پرت تي مختلف ڊوائيسز جي ضرورت آهي.

تنهن ڪري، سبسٽريٽ جي پيداوار مڪمل ٿيڻ کان پوءِ، ايڪسٽينشن جي عمل ذريعي سبسٽريٽ تي هڪ مخصوص سنگل ڪرسٽل پتلي فلم پوکي ويندي آهي.

هن وقت، ڪيميائي گئس جمع ڪرڻ جو طريقو (CVD) عمل بنيادي طور تي استعمال ڪيو ويندو آهي.

ڊيزائن

سبسٽريٽ ٺاهڻ کان پوءِ، اهو پراڊڪٽ ڊيزائن جي مرحلي ۾ داخل ٿئي ٿو.

MOSFET لاءِ، ڊيزائن جي عمل جو مرڪز نالي جي ڊيزائن آهي،هڪ طرف پيٽنٽ جي خلاف ورزي کان بچڻ لاءِ(انفينين، روهم، ايس ٽي، وغيره وٽ پيٽنٽ لي آئوٽ آهي)، ۽ ٻئي طرفپيداوار جي قابليت ۽ پيداوار جي قيمتن کي پورو ڪرڻ.

ويفر ٺاهڻ

پراڊڪٽ ڊيزائن مڪمل ٿيڻ کان پوءِ، اهو ويفر جي پيداوار واري مرحلي ۾ داخل ٿئي ٿو،۽ اهو عمل تقريباً سلڪون سان ملندڙ جلندڙ آهي، جنهن ۾ بنيادي طور تي هيٺيان 5 مرحلا آهن.

☆قدم 1: ماسڪ لڳايو

سلڪون آڪسائيڊ (SiO2) فلم جي هڪ پرت ٺاهي ويندي آهي، فوٽو ريزسٽ کي ڪوٽ ڪيو ويندو آهي، فوٽو ريزسٽ پيٽرن کي هم جنس، نمائش، ترقي، وغيره جي مرحلن ذريعي ٺاهيو ويندو آهي، ۽ شڪل کي ايچنگ جي عمل ذريعي آڪسائيڊ فلم ڏانهن منتقل ڪيو ويندو آهي.

☆قدم 2: آئن امپلانٽيشن

نقاب ٿيل سلڪون ڪاربائيڊ ويفر کي هڪ آئن امپلانٽر ۾ رکيو ويندو آهي، جتي ايلومينيم آئن کي پي-قسم جي ڊوپنگ زون ٺاهڻ لاءِ داخل ڪيو ويندو آهي، ۽ امپلانٽ ٿيل ايلومينيم آئن کي چالو ڪرڻ لاءِ اينيل ڪيو ويندو آهي.

آڪسائيڊ فلم کي هٽايو ويندو آهي، نائٽروجن آئنز کي پي-قسم جي ڊوپنگ علائقي جي هڪ مخصوص علائقي ۾ داخل ڪيو ويندو آهي ته جيئن ڊرين ۽ سورس جو اين-قسم جي ڪنڊڪٽو علائقو ٺاهيو وڃي، ۽ امپلانٽ ٿيل نائٽروجن آئنز کي انهن کي چالو ڪرڻ لاءِ اينيل ڪيو ويندو آهي.

☆قدم 3: گرڊ ٺاهيو

گرڊ ٺاهيو. ذريعو ۽ ڊرين جي وچ واري علائقي ۾، گيٽ آڪسائيڊ پرت کي تيز گرمي پد جي آڪسائيڊيشن جي عمل ذريعي تيار ڪيو ويندو آهي، ۽ گيٽ اليڪٽروڊ پرت کي گيٽ ڪنٽرول ڍانچي ٺاهڻ لاءِ جمع ڪيو ويندو آهي.

☆قدم 4: پاسوائيشن پرتون ٺاهڻ

پاسيويشن پرت ٺاهي وئي آهي. انٽراليڪٽروڊ جي خرابي کي روڪڻ لاءِ سٺي موصليت جي خاصيتن سان هڪ پاسيويشن پرت جمع ڪريو.

☆قدم 5: ڊرين سورس اليڪٽروڊ ٺاهيو

نيڪال ۽ ذريعو ٺاهيو. پاسيويشن پرت سوراخ ٿيل آهي ۽ ڌاتو کي ڦوڪيو ويندو آهي ته جيئن نيڪال ۽ ذريعو ٺاهيو وڃي.

ڦوٽو جو ذريعو: Xinxi Capital

جيتوڻيڪ سلڪون ڪاربائيڊ مواد جي خاصيتن جي ڪري، پروسيس ليول ۽ سلڪون تي ٻڌل ۾ ٿورو فرق آهي،آئن امپلانٽيشن ۽ اينيلنگ کي تيز گرمي پد واري ماحول ۾ ڪرڻ جي ضرورت آهي(1600 ° C تائين)، وڌيڪ گرمي پد مواد جي جالي جي جوڙجڪ کي متاثر ڪندو، ۽ ڏکيائي پيداوار کي پڻ متاثر ڪندي.

ان کان علاوه، MOSFET حصن لاءِ،گيٽ آڪسيجن جي معيار سڌي طرح چينل جي حرڪت ۽ گيٽ جي اعتبار کي متاثر ڪري ٿي.، ڇاڪاڻ ته سلڪون ڪاربائيڊ مواد ۾ سلڪون ۽ ڪاربان ايٽم جا ٻه قسم آهن.

تنهن ڪري، هڪ خاص گيٽ ميڊيم گروٿ جو طريقو گهربل آهي (ٻيو نقطو اهو آهي ته سلڪون ڪاربائيڊ شيٽ شفاف آهي، ۽ فوٽوليٿوگرافي اسٽيج تي پوزيشن جي ترتيب سلڪون لاءِ مشڪل آهي).

ويفر جي پيداوار مڪمل ٿيڻ کان پوءِ، انفرادي چپ کي هڪ ننگي چپ ۾ ڪٽيو ويندو آهي ۽ مقصد مطابق پيڪ ڪري سگهجي ٿو. ڊسڪريٽ ڊوائيسز لاءِ عام عمل TO پيڪيج آهي.

TO-247 پيڪيج ۾ 650V CoolSiC™ MOSFETs

فوٽو: انفائنون

آٽوميٽو فيلڊ ۾ اعليٰ طاقت ۽ گرمي جي ضايع ڪرڻ جون گهرجون هونديون آهن، ۽ ڪڏهن ڪڏهن اهو ضروري هوندو آهي ته سڌو سنئون پل سرڪٽ (اڌ پل يا مڪمل پل، يا سڌو سنئون ڊاءِڊس سان ڀريل) ٺاهيو وڃي.

تنهن ڪري، اهو اڪثر ڪري سڌو سنئون ماڊلز يا سسٽم ۾ پيڪ ڪيو ويندو آهي. هڪ ماڊل ۾ پيڪ ٿيل چپس جي تعداد جي مطابق، عام شڪل 1 ۾ 1 (BorgWarner)، 6 ۾ 1 (Infineon)، وغيره آهي، ۽ ڪجهه ڪمپنيون هڪ سنگل ٽيوب متوازي اسڪيم استعمال ڪن ٿيون.

بورگ وارنر وائپر

ٻٽي رخا پاڻي جي کولنگ ۽ SiC-MOSFET کي سپورٽ ڪري ٿو

Infineon CoolSiC™ MOSFET ماڊلز

سلڪون جي برعڪس،سلڪون ڪاربائيڊ ماڊلز وڌيڪ گرمي پد تي ڪم ڪن ٿا، تقريبن 200 ° C.

روايتي نرم سولڊر جي گرمي پد پگھلڻ واري نقطي جي درجه حرارت گهٽ آهي، گرمي پد جي گهرجن کي پورو نٿو ڪري سگهي. تنهن ڪري، سلڪون ڪاربائڊ ماڊل اڪثر ڪري گهٽ درجه حرارت واري چاندي جي سنٽرنگ ويلڊنگ جي عمل کي استعمال ڪندا آهن.

ماڊل مڪمل ٿيڻ کان پوءِ، ان کي پرزہ سسٽم تي لاڳو ڪري سگهجي ٿو.

ٽيسلا ماڊل 3 موٽر ڪنٽرولر

بيئر چپ ايس ٽي، خود ترقي يافته پيڪيج ۽ برقي ڊرائيو سسٽم مان ايندي آهي.

☆02 سي آءِ سي جي درخواست جي حيثيت؟

گاڏين جي ميدان ۾، بجلي جا آلات خاص طور تي استعمال ٿيندا آهنڊي سي ڊي سي، او بي سي، موٽر انورٽر، اليڪٽرڪ ايئر ڪنڊيشننگ انورٽر، وائرليس چارجنگ ۽ ٻيا حصاجن کي AC/DC تيزي سان تبديل ڪرڻ جي ضرورت آهي (DCDC بنيادي طور تي هڪ تيز سوئچ طور ڪم ڪري ٿو).

فوٽو: بورگ وارنر

سلڪون تي ٻڌل مواد جي مقابلي ۾، SIC مواد وڌيڪ آهننازڪ برفاني تودوخي جي ڀڃڪڙي جي ميدان جي طاقت(3×106V/cm)،بهتر حرارتي چالکائي(49W/mK) ۽وسيع بينڊ گيپ(3.26 اي وي).

بينڊ گيپ جيترو وسيع هوندو، اوترو ئي لڪيج ڪرنٽ ننڍو هوندو ۽ ڪارڪردگي اوتري ئي وڌيڪ هوندي. حرارتي چالکائي جيتري بهتر هوندي، ڪرنٽ جي کثافت اوتري ئي وڌيڪ هوندي. نازڪ برفاني تودوخي جي ڀڃڪڙي جو ميدان جيترو مضبوط هوندو، ڊوائيس جي وولٽيج مزاحمت کي بهتر بڻائي سگهجي ٿو.

تنهن ڪري، آن بورڊ هاءِ وولٽيج جي ميدان ۾، موجوده سلڪون تي ٻڌل IGBT ۽ FRD ميلاپ کي تبديل ڪرڻ لاءِ سلڪون ڪاربائيڊ مواد مان تيار ڪيل MOSFETs ۽ SBD، طاقت ۽ ڪارڪردگي کي مؤثر طريقي سان بهتر بڻائي سگهن ٿا،خاص طور تي سوئچنگ نقصانن کي گهٽائڻ لاءِ هاءِ فريڪوئنسي ايپليڪيشن منظرنامي ۾.

هن وقت، موٽر انورٽرز ۾ وڏي پيماني تي ايپليڪيشنون حاصل ڪرڻ جو امڪان تمام گهڻو آهي، جنهن کان پوءِ OBC ۽ DCDC آهن.

800V وولٽيج پليٽ فارم

800V وولٽيج پليٽ فارم ۾، اعليٰ فريڪوئنسي جو فائدو ادارن کي SiC-MOSFET حل چونڊڻ لاءِ وڌيڪ مائل ڪري ٿو. تنهن ڪري، موجوده 800V اليڪٽرانڪ ڪنٽرول پلاننگ SiC-MOSFET جو گهڻو حصو.

پليٽ فارم جي سطح جي منصوبابندي ۾ شامل آهنجديد اي-جي ايم پي، جي ايم اوٽينرجي - پڪ اپ فيلڊ، پورش پي پي اي، ۽ ٽيسلا اي پي اي.پورش پي پي اي پليٽ فارم ماڊلز کان سواءِ جيڪي واضح طور تي SiC-MOSFET نه کڻندا آهن (پهريون ماڊل سليڪا تي ٻڌل IGBT آهي)، ٻيا گاڏي پليٽ فارم SiC-MOSFET اسڪيمن کي اختيار ڪن ٿا.

يونيورسل الٽرا انرجي پليٽ فارم

800V ماڊل پلاننگ وڌيڪ آهي،گريٽ وال سيلون برانڊ جياگيرونگ، بيڪي پول فاڪس ايس ايڇ آءِ ورزن، مثالي ڪار S01 ۽ W01، شياوپينگ جي 9، بي ايم ڊبليو اين ڪي 1، چانگن اويتا اي 11 چيو ته اهو 800V پليٽ فارم کڻندو، BYD، Lantu، GAC 'an، Mercedes-Benz، zero Run، FAW Red Flag کان علاوه، وولڪس ويگن پڻ چيو ته 800V ٽيڪنالاجي تحقيق ۾ آهي.

ٽائر 1 سپلائرز پاران حاصل ڪيل 800V آرڊر جي صورتحال مان،بورگ وارنر، وائيپائي ٽيڪنالاجي، زي ايف، يونائيٽيڊ اليڪٽرانڪس، ۽ هيوچوانسڀ اعلان ڪيل 800V اليڪٽرڪ ڊرائيو آرڊر.

400V وولٽيج پليٽ فارم

400V وولٽيج پليٽ فارم ۾، SiC-MOSFET بنيادي طور تي اعليٰ طاقت ۽ طاقت جي کثافت ۽ اعليٰ ڪارڪردگي جي غور ۾ آهي.

جيئن ته ٽيسلا ماڊل 3\Y موٽر جيڪا هاڻي وڏي پيماني تي پيدا ڪئي وئي آهي، BYD Hanhou موٽر جي چوٽي جي طاقت تقريباً 200 ڪلوواٽ آهي (ٽيسلا 202 ڪلوواٽ، 194 ڪلوواٽ، 220 ڪلوواٽ، BYD 180 ڪلوواٽ)، NIO پڻ ET7 ۽ ET5 کان شروع ٿيندڙ SiC-MOSFET پراڊڪٽس استعمال ڪندو جيڪي بعد ۾ درج ڪيا ويندا. چوٽي جي طاقت 240 ڪلوواٽ (ET5 210 ڪلوواٽ) آهي.

ان کان علاوه، اعليٰ ڪارڪردگيءَ جي نقطه نظر کان، ڪجهه ادارا معاون ٻوڏ SiC-MOSFET شين جي ممڪنيت کي به ڳولي رهيا آهن.