سي سي ايترو ”خدائي“ ڇو آهي؟

سلڪون تي ٻڌل پاور سيمڪنڊڪٽرز جي مقابلي ۾، سي سي (سلڪون ڪاربائيڊ) پاور سيمڪڊڪٽرز کي سوئچنگ فریکوئنسي، نقصان، گرمي جي گھٽتائي، منٽورائيزيشن وغيره ۾ اهم فائدا آهن.

ٽسلا پاران سلکان ڪاربائيڊ انورٽرز جي وڏي پيماني تي پيداوار سان، وڌيڪ ڪمپنيون پڻ سلکان ڪاربائڊ جي شين کي لينڊ ڪرڻ شروع ڪري ڇڏيون آهن.

سي سي تمام "حيرت انگیز" آهي، اهو زمين تي ڪيئن ٺاهيو ويو؟ هاڻي ڪهڙيون درخواستون آهن؟ اچو ته ڏسون!

01 ☆ هڪ سي سي جو جنم

ٻين پاور سيمڪنڊڪٽرز وانگر، سي سي-MOSFET انڊسٽري زنجير شامل آهنڊگھو ڪرسٽل - سبسٽرٽ - ايپيٽيڪسي - ڊيزائن - پيداوار - پيڪيجنگ لنڪ. 

ڊگهو ڪرسٽل

ڊگھي ڪرسٽل لنڪ جي دوران، ٽائرا جي تياري جي برعڪس طريقي سان استعمال ٿيل سنگل کرسٽل سلڪون، سلکان ڪاربائڊ بنيادي طور تي جسماني گئس ٽرانسپورٽ جو طريقو اختيار ڪري ٿو (PVT، جيڪو پڻ سڌريل للي يا ٻج ڪرسٽل سبليميشن طريقو طور سڃاتو وڃي ٿو)، تيز درجه حرارت ڪيميائي گيس جمع ڪرڻ جو طريقو (HTCVD) ) اضافي.

☆ بنيادي قدم

1. ڪاربان سڪل خام مال؛

2. گرم ڪرڻ کان پوء، ڪاربائڊ سولڊ گئس بڻجي ويندو آهي؛

3. ٻج ڪرسٽل جي مٿاڇري تي گئس منتقل؛

4. گيس ٻج ڪرسٽل جي مٿاڇري تي ڪرسٽل ۾ وڌندي آهي.

تصوير جو ماخذ: ”پي وي ٽي ترقي سلکان ڪاربائڊ کي ڌار ڪرڻ لاءِ ٽيڪنيڪل پوائنٽ“

سلکان بيس جي مقابلي ۾ مختلف دستڪاري جا ٻه وڏا نقصان ٿيا آهن:

پهرين، پيداوار ڏکيو آهي ۽ پيداوار گهٽ آهي.ڪاربان جي بنياد تي گئس جي مرحلي جو گرمي پد 2300 ° C کان مٿي وڌي ٿو ۽ دٻاء 350MPa آهي. سڄو اونداهو باڪس ڪڍيو ويندو آهي، ۽ اهو آسانيء سان گڏ ڪرڻ ۾ آسان آهي. پيداوار سلکان جي بنياد کان گهٽ آهي. جيترو وڏو قطر، اوترو گهٽ پيداوار.

ٻيو سست ترقي آهي.PVT طريقي جي گورننس تمام سست آهي، رفتار 0.3-0.5mm/h بابت آهي، ۽ اهو 7 ڏينهن ۾ 2cm وڌي سگهي ٿو. وڌ ۾ وڌ صرف 3-5 سينٽي ميٽر ٿي سگهي ٿو، ۽ ڪرسٽل انگوٽ جو قطر گهڻو ڪري 4 انچ ۽ 6 انچ آهي.

سلڪون تي ٻڌل 72H 2-3m جي اوچائي تائين وڌي سگھي ٿو، جن جو قطر اڪثر 6 انچ ۽ 8 انچ نئين پيداوار جي گنجائش 12 انچ لاءِ.تنهن ڪري، سلکان ڪاربائيڊ اڪثر ڪري ڪرسٽل انگوٽ سڏيو ويندو آهي، ۽ سلڪون هڪ ڪرسٽل لٺ بڻجي ويندو آهي.

ڪاربائيڊ سلڪون ڪرسٽل انگٽس

ذرو

ڊگھي ڪرسٽل جي مڪمل ٿيڻ کان پوء، ان کي substrate جي پيداوار جي عمل ۾ داخل ٿئي ٿو.

ھدف ٿيل ڪٽڻ کان پوء، پيسڻ (رف پيسڻ، ٺيڪ پيسڻ)، پالش ڪرڻ (مڪينيڪل پالش ڪرڻ)، الٽرا پرسيجن پالش ڪرڻ (ڪيميائي ميڪيڪل پالش ڪرڻ)، سلکان ڪاربائڊ سبسٽرٽ حاصل ڪيو ويندو آھي.

Substrate بنيادي طور تي ادا ڪندو آهيجسماني مدد جو ڪردار، حرارتي چالکائي ۽ چالکائي.پروسيسنگ جي مشڪل اها آهي ته سلکان ڪاربائڊ مواد اعلي، خراب، ۽ ڪيميائي ملڪيتن ۾ مستحڪم آهي. تنهن ڪري، روايتي silicon-based پروسيسنگ طريقن silicon carbide substrate لاء مناسب نه آهن.

ڪٽڻ واري اثر جو معيار سڌو سنئون سلکان ڪاربائيڊ جي شين جي ڪارڪردگي ۽ استعمال جي ڪارڪردگي (قيمت) تي اثر انداز ٿئي ٿو، تنهنڪري اهو ننڍڙو، يونيفارم ٿلهي، ۽ گهٽ ڪٽڻ جي ضرورت آهي.

هن وقت،4-انچ ۽ 6-انچ خاص طور تي ملٽي لائن ڪٽڻ جو سامان استعمال ڪندو آهي،سلڪون ڪرسٽل کي پتلي سلائسن ۾ ڪٽڻ سان 1mm کان وڌيڪ نه هوندي.

ملٽي لائن ڪٽڻ واري اسڪيمي ڊراگرام

مستقبل ۾، ڪاربن ٿيل سلڪون ويفرز جي سائيز ۾ اضافو سان، مواد جي استعمال جي ضرورتن ۾ اضافو ٿيندو، ۽ ٽيڪنالاجيون جهڙوڪ ليزر سلائينگ ۽ ٿڌي علحدگيء کي پڻ بتدريج لاڳو ڪيو ويندو.

2018 ۾، Infineon حاصل ڪئي Siltectra GmbH، جنهن هڪ جديد عمل تيار ڪيو جنهن کي کولڊ ڪريڪنگ جي نالي سان سڃاتو وڃي ٿو.

1/4 جي روايتي ملٽي وائر ڪٽڻ واري عمل جي نقصان جي مقابلي ۾،ٿڌي ٽوڙڻ واري عمل صرف سلکان ڪاربائيڊ مواد جو 1/8 وڃائي ڇڏيو.

واڌارو

جيئن ته سلڪون ڪاربائڊ مواد سڌو سنئون سبسٽرٽ تي پاور ڊوائيسز نه ٿو ڪري سگهي، مختلف ڊوائيسز جي واڌ جي پرت تي گهربل آهن.

تنهن ڪري، سبسٽٽ جي پيداوار مڪمل ٿيڻ کان پوء، هڪ مخصوص واحد ڪرسٽل پتلي فلم کي وڌائڻ واري عمل ذريعي سبسٽٽ تي وڌايو ويندو آهي.

في الحال، ڪيميائي گئس جي جمع ڪرڻ جو طريقو (CVD) پروسيس بنيادي طور تي استعمال ڪيو ويندو آهي.

ڊيزائن

ذيلي ذخيرو ٿيڻ کان پوء، اهو پراڊڪٽ ڊيزائن اسٽيج ۾ داخل ٿئي ٿو.

MOSFET لاء، ڊزائن جي عمل جو ڌيان نالي جي ڊيزائن آهي،هڪ طرف پيٽنٽ جي خلاف ورزي کان بچڻ لاء(Infineon، Rohm، ST، وغيره، پيٽرن جي ترتيب آهي)، ۽ ٻئي طرفپيداوار ۽ پيداوار جي خرچن کي پورو ڪرڻ.

ويفر ٺاھڻ

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

☆ قدم 1: ماسڪ لڳايو

سلڪون آڪسائيڊ (SiO2) فلم جي هڪ پرت ٺاهي وئي آهي، فوٽوورسٽسٽ ڪوٽنگ ڪئي وئي آهي، فوٽوورسٽسٽ نمونو ٺهڪندڙ قدمن جي ذريعي ٺهيل آهي، نمائش، ترقي، وغيره، ۽ شڪل کي ايچنگ جي عمل ذريعي آڪسائيڊ فلم ڏانهن منتقل ڪيو ويندو آهي.

☆ مرحلا 2: آئن امپلانٽيشن

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

آڪسائيڊ فلم کي هٽايو ويندو آهي، نائٽروجن آئنز کي P-type doping علائقي جي مخصوص علائقي ۾ داخل ڪيو ويندو آهي ته جيئن هڪ N-type conductive علائقي جو نالو ۽ ذريعو ٺاهيو وڃي، ۽ امپلانٽ ٿيل نائٽروجن آئنز انهن کي چالو ڪرڻ لاءِ annealed آهن.

☆ مرحلا 3: گرڊ ٺاهيو

گرڊ ٺاهيو. ماخذ ۽ نالن جي وچ واري علائقي ۾، گيٽ آڪسائيڊ پرت تيز گرمي پد آڪسائيڊشن جي عمل سان تيار ڪئي وئي آهي، ۽ دروازي جي اليڪٽرروڊ پرت کي دروازي جي ڪنٽرول ڍانچي ٺاهڻ لاءِ جمع ڪيو ويندو آهي.

☆ مرحلا 4: گذرڻ واري پرت ٺاهڻ

Passivation پرت ٺهيل آهي. interelectrode جي ڀڃڪڙي کي روڪڻ لاء سٺي موصليت جي خاصيتن سان گڏ هڪ passivation پرت جمع ڪريو.

☆ مرحلا 5: ڊرين سورس اليڪٽروڊ ٺاهيو

پاڻي ۽ ذريعو ٺاهيو. گذرڻ واري پرت کي سوراخ ڪيو ويندو آهي ۽ ڌاتو کي ڦٽو ڪيو ويندو آهي ته جيئن هڪ پاڻي ۽ ذريعو ٺاهي.

ڦوٽو جو ذريعو: Xinxi Capital

جيتوڻيڪ اتي جي عمل جي سطح ۽ silicon جي بنياد جي وچ ۾ ٿورو فرق آهي، ڇاڪاڻ ته silicon carbide مواد جي خاصيتن جي ڪري،آئن امپلانٽيشن ۽ اينيلنگ کي اعلي درجه حرارت واري ماحول ۾ ڪرڻ جي ضرورت آهي(1600 ° C تائين)، تيز گرمي پد پاڻ ئي مواد جي لڪي ساخت کي متاثر ڪندو، ۽ مشڪل پڻ پيداوار کي متاثر ڪندي.

ان کان سواء، MOSFET اجزاء لاء،دروازي آڪسيجن جو معيار سڌو سنئون چينل جي متحرڪ ۽ دروازي جي اعتبار تي اثر انداز ٿئي ٿو، ڇاڪاڻ ته سلڪون ڪاربائيڊ مواد ۾ ٻه قسم جا سلڪون ۽ ڪاربان جوهر آهن.

تنهن ڪري، هڪ خاص دروازي وچولي ترقي جو طريقو گهربل آهي (هڪ ٻيو نقطو اهو آهي ته سلکان ڪاربائڊ شيٽ شفاف آهي، ۽ ڦوٽوولوگرافي اسٽيج تي پوزيشن جي ترتيب سلکان کي ڏکيو آهي).

ويفر جي پيداوار مڪمل ٿيڻ کان پوء، انفرادي چپ کي ننگي چپ ۾ ڪٽيو ويندو آهي ۽ مقصد جي مطابق پيڪيج ڪري سگهجي ٿو. discrete ڊوائيسز لاء عام عمل TO پيڪيج آهي.

650V CoolSiC™ MOSFETs TO-247 پيڪيج ۾

فوٽو: Infineon

گاڏين جي ميدان ۾ اعلي طاقت ۽ گرمي جي گھٽتائي جي گهرج آهي، ۽ ڪڏهن ڪڏهن اهو ضروري آهي ته سڌو پل سرڪٽ تعمير ڪرڻ (اڌ پل يا مڪمل پل، يا سڌو سنئون ڊيوڊس سان ڀريل).

تنهن ڪري، اهو اڪثر ڪري سڌو سنئون ماڊل يا سسٽم ۾ ڀريل آهي. ھڪڙي ماڊل ۾ پيڪ ٿيل چپس جي تعداد جي مطابق، عام شڪل آھي 1 ۾ 1 (BorgWarner)، 6 ۾ 1 (Infineon) وغيره، ۽ ڪجھ ڪمپنيون ھڪڙي ٽيوب متوازي اسڪيم استعمال ڪن ٿيون.

بورگوارنر وائپر

ڊبل رخا پاڻي کولنگ ۽ SiC-MOSFET کي سپورٽ ڪري ٿو

Infineon CoolSiC™ MOSFET ماڊلز

سلکان جي برعڪس،silicon carbide ماڊلز هڪ اعلي گرمي پد تي ڪم، جي باري ۾ 200 ° C.

روايتي نرم سولڊر گرمي پگھلڻ واري پوائنٽ جي درجه حرارت گهٽ آهي، گرمي جي گهرج کي پورو نٿو ڪري سگهي. تنهن ڪري، silicon carbide ماڊلز اڪثر استعمال گهٽ-درجه حرارت چاندي sintering ويلڊنگ عمل.

ماڊل مڪمل ٿيڻ کان پوء، اهو حصن جي سسٽم تي لاڳو ڪري سگهجي ٿو.

Tesla Model3 موٽر ڪنٽرولر

بيئر چپ ايس ٽي، خود ترقي يافته پيڪيج ۽ برقي ڊرائيو سسٽم مان اچي ٿو

☆02 سي سي جي درخواست جي صورتحال؟

گاڏين جي ميدان ۾، پاور ڊوائيسز بنيادي طور تي استعمال ٿيندا آهنDCDC، OBC، موٽر inverters، برقي ايئر ڪنڊيشن inverters، وائرليس چارج ۽ ٻيا حصاجنهن کي AC/DC فاسٽ ڪنورشن جي ضرورت آهي (DCDC بنيادي طور تي هڪ تيز سوئچ طور ڪم ڪري ٿو).

فوٽو: BorgWarner

سلکان جي بنياد تي مواد سان مقابلي ۾، SIC مواد اعلي آهينازڪ برفاني طوفان جي ڀڃڪڙي فيلڊ طاقت(3×106V/cm)،بهتر حرارتي چالکائي(49W/mK) ۽وسيع بينڊ خلا(3.26eV).

جيترو وسيع بينڊ گيپ، اوترو ننڍو رسي وارو ڪرنٽ ۽ اعليٰ ڪارڪردگي. بهتر حرارتي چالکائي، اعلي موجوده کثافت. نازڪ برفاني طوفان جي ڀڃڪڙي فيلڊ مضبوط آهي، ڊوائيس جي وولٹیج مزاحمت کي بهتر بڻائي سگهجي ٿو.

تنهن ڪري، آن-بورڊ هاء وولٽيج جي ميدان ۾، MOSFETs ۽ SBD سلکان ڪاربائڊ مواد پاران تيار ڪيل موجوده سلکان تي ٻڌل IGBT ۽ FRD ميلاپ کي تبديل ڪرڻ لاء طاقت ۽ ڪارڪردگي کي بهتر بڻائي سگهن ٿا،خاص طور تي اعلي تعدد ايپليڪيشن منظرنامي ۾ سوئچنگ نقصان کي گهٽائڻ لاءِ.

في الحال، اهو سڀ کان وڌيڪ ممڪن آهي ته موٽر انورٽرز ۾ وڏي پيماني تي ايپليڪيشنون حاصل ڪرڻ، بعد ۾ OBC ۽ DCDC.

800V وولٹیج پليٽ فارم

800V وولٹیج پليٽ فارم ۾، اعلي تعدد جو فائدو ادارن کي وڌيڪ مائل بنائي ٿو SiC-MOSFET حل چونڊڻ لاء. تنهن ڪري، اڪثر موجوده 800V برقي ڪنٽرول پلاننگ سي سي-MOSFET.

پليٽ فارم جي سطح جي منصوبه بندي شامل آهيجديد E-GMP، GM Otenergy - پڪ اپ فيلڊ، پورش پي پي اي، ۽ ٽيسلا اي پي اي.پورش PPE پليٽ فارم ماڊلز کان سواءِ جيڪي واضح طور تي SiC-MOSFET نه کڻندا آھن (پهريون ماڊل سليڪا تي ٻڌل IGBT آھي)، ٻيون گاڏيون پليٽ فارم SiC-MOSFET اسڪيمن کي اپنائڻ.

يونيورسل الٽرا توانائي پليٽ فارم

800V ماڊل پلاننگ وڌيڪ آهي،The Great Wall Salon brand Jiagirong، Beiqi pole Fox S HI ورجن، مثالي ڪار S01 ۽ W01، Xiaopeng G9، BMW NK1، Changan Avita E11 چيو ته اهو 800V پليٽ فارم کڻندو، ان کان علاوه BYD، Lantu، GAC 'an، Mercedes-Benz، zero Run، FAW Red Flag، Volkswagen پڻ چيو ته 800V ٽيڪنالاجي تحقيق ۾.

Tier1 سپلائرز پاران حاصل ڪيل 800V آرڊر جي صورتحال کان،BorgWarner, Wipai ٽيڪنالاجي, ZF, United Electronics, and Huichuanسڀ اعلان ڪيو 800V برقي ڊرائيو آرڊر.

400V وولٹیج پليٽ فارم

400V وولٹیج پليٽ فارم ۾، SiC-MOSFET بنيادي طور تي اعلي طاقت ۽ طاقت جي کثافت ۽ اعلي ڪارڪردگي جي خيال ۾ آهي.

جيئن ته Tesla Model 3\Y موٽر جيڪا هاڻي وڏي پئماني تي پيدا ڪئي وئي آهي، BYD Hanhou موٽر جي چوٽي جي طاقت اٽڪل 200Kw آهي (Tesla 202Kw، 194Kw، 220Kw، BYD 180Kw)، NIO به استعمال ڪندي SiC-MOSFET7 کان شروع ٿيندڙ پروڊڪٽس. ۽ ET5 جيڪو بعد ۾ درج ڪيو ويندو. چوٽي طاقت 240Kw (ET5 210Kw) آهي.

ان کان علاوه، اعلي ڪارڪردگي جي نقطي نظر کان، ڪجهه ادارا پڻ مددگار سيلاب جي فزيبلٽي کي ڳولي رهيا آهن SiC-MOSFET مصنوعات.