電動汽車推動 SiC 器件的大批量制造需求

電力電子設(shè)備現(xiàn)在正豐富碳化硅 (SiC) 解決方案，以滿足高功率應(yīng)用所需的設(shè)計參數(shù)，從而為系統(tǒng)性能和長期可靠性做出重要貢獻(xiàn)。

X-FAB Silicon Foundries通過提供硅級碳化硅服務(wù)，繼續(xù)促進(jìn) SiC 技術(shù)的廣泛采用。該公司已將自己定位為業(yè)界第一家純 SiC 代工廠，并且現(xiàn)在在其產(chǎn)品中增加了內(nèi)部 SiC 外延能力。由于 X-FAB 能夠在同一條大批量生產(chǎn)線上運行硅和 SiC，客戶將能夠獲得高質(zhì)量、大批量、具有成本效益的代工解決方案。

眾所周知，分立功率器件中的串聯(lián)電阻是這些器件品質(zhì)因數(shù)的主要貢獻(xiàn)者。在 SiC 中，外延層厚度、襯底厚度和接觸電阻是這些串聯(lián)電阻的主要元素。X-FAB 完成的工藝優(yōu)化確保將歐姆接觸的串聯(lián)電阻效應(yīng)降至最低。由于其內(nèi)部外延能力，X-FAB 已經(jīng)能夠控制 SiC 工藝鏈的額外部分——從而縮短交貨時間并讓客戶能夠更快地將產(chǎn)品推向市場。通過一套新的外延工具，可選擇雙層外延實施，該公司將能夠?qū)崿F(xiàn)更好的外延層均勻性。這將顯著提高器件性能參數(shù)并提高整體產(chǎn)量，同時優(yōu)化外延層的串聯(lián)電阻貢獻(xiàn)。最后，X-FAB 發(fā)布了基板減薄工藝，以有效地創(chuàng)建與基板的歐姆接觸，同時最大限度地減少基板對串聯(lián)電阻的貢獻(xiàn)。

用于功率半導(dǎo)體的 SiC 工藝技術(shù)的優(yōu)勢包括更高的工作電壓、顯著降低的晶體管導(dǎo)通電阻、更低的傳輸和開關(guān)損耗、更高的工作溫度、非常高頻的工作以及更低的寄生電容。這些特性對于電源和電動汽車 (EV) 電源轉(zhuǎn)換器、風(fēng)力渦輪機(jī)和太陽能轉(zhuǎn)換器的開關(guān)電路至關(guān)重要。

帶有 SiC 功率器件的系統(tǒng)受益于減小的尺寸和重量，因為它們 SiC 可以在更高的溫度下運行，并且比類似的基于硅的替代方案效率更高。高溫運行提高了可靠性，尤其是在惡劣的工業(yè)應(yīng)用、飛機(jī)和機(jī)車中。此外，減小尺寸和重量對于便攜式醫(yī)療設(shè)備和混合動力電動汽車至關(guān)重要。通過使用基于 SiC 的技術(shù)，功率器件能夠更好地管理電氣負(fù)載并支持更高的開關(guān)速率。

遷移到 SiC 的最大挑戰(zhàn)是更高的原材料成本和歷史上缺乏批量生產(chǎn)。隨著 X-FAB 的 Lubbock 工廠越來越專注于服務(wù) SiC 市場，該公司已為 SiC 器件出貨量的預(yù)期加速做好充分準(zhǔn)備。該公司的 SiC 工藝能力使客戶能夠構(gòu)建高效功率半導(dǎo)體器件，包括高功率 MOSFET、JFET 和結(jié)勢壘肖特基 (JBS) 二極管（見圖 1）。其增加的 SiC 生產(chǎn)能力將能夠滿足關(guān)鍵應(yīng)用的批量需求，例如已經(jīng)概述的應(yīng)用。

圖 1：6 英寸 SiC 晶圓

“我想說，碳化硅未來的成功與電動汽車的未來密切相關(guān)。SiC 和 GaN 之間的戰(zhàn)場真的將在 650 V 市場。但是，今天，我們 Lubbock 工廠生產(chǎn)的設(shè)備涵蓋了從 650 V MOSFET 和二極管到 3.3 kV 設(shè)備的所有設(shè)備，”X-FAB Texas 首席財務(wù)官 Ed Pascasio 說。

審核編輯 黃昊宇