સિલિકોન કાર્બાઇડનો પરિચય
સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) એ કાર્બન અને સિલિકોનથી બનેલું એક સંયોજન સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી છે, જે ઉચ્ચ તાપમાન, ઉચ્ચ આવર્તન, ઉચ્ચ શક્તિ અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ ઉપકરણો બનાવવા માટે આદર્શ સામગ્રીમાંનું એક છે. પરંપરાગત સિલિકોન સામગ્રી (Si) ની તુલનામાં, સિલિકોન કાર્બાઇડનું બેન્ડ ગેપ સિલિકોન કરતા 3 ગણું છે. થર્મલ વાહકતા સિલિકોન કરતા 4-5 ગણું છે; બ્રેકડાઉન વોલ્ટેજ સિલિકોન કરતા 8-10 ગણું છે; ઇલેક્ટ્રોનિક સંતૃપ્તિ ડ્રિફ્ટ રેટ સિલિકોન કરતા 2-3 ગણું છે, જે ઉચ્ચ શક્તિ, ઉચ્ચ વોલ્ટેજ અને ઉચ્ચ આવર્તન માટે આધુનિક ઉદ્યોગની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે. તેનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે હાઇ-સ્પીડ, હાઇ-ફ્રિકવન્સી, હાઇ-પાવર અને પ્રકાશ-ઉત્સર્જન કરતા ઇલેક્ટ્રોનિક ઘટકોના ઉત્પાદન માટે થાય છે. ડાઉનસ્ટ્રીમ એપ્લિકેશન ક્ષેત્રોમાં સ્માર્ટ ગ્રીડ, નવી ઉર્જા વાહનો, ફોટોવોલ્ટેઇક પવન શક્તિ, 5G સંચાર, વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ ડાયોડ અને MOSFETs વ્યાપારી રીતે લાગુ કરવામાં આવ્યા છે.
ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર. સિલિકોન કાર્બાઇડની બેન્ડ ગેપ પહોળાઈ સિલિકોન કરતા 2-3 ગણી છે, ઇલેક્ટ્રોન ઊંચા તાપમાને સંક્રમણ કરવા માટે સરળ નથી, અને તે ઉચ્ચ કાર્યકારી તાપમાનનો સામનો કરી શકે છે, અને સિલિકોન કાર્બાઇડની થર્મલ વાહકતા સિલિકોન કરતા 4-5 ગણી છે, જે ઉપકરણને ગરમીનું વિસર્જન સરળ બનાવે છે અને મર્યાદા કાર્યકારી તાપમાન વધારે છે. ઉચ્ચ તાપમાન પ્રતિકાર ઠંડક પ્રણાલી પરની જરૂરિયાતોને ઘટાડીને પાવર ઘનતામાં નોંધપાત્ર વધારો કરી શકે છે, ટર્મિનલને હળવા અને નાના બનાવે છે.
ઉચ્ચ દબાણનો સામનો કરો. સિલિકોન કાર્બાઇડની બ્રેકડાઉન ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ સ્ટ્રેન્થ સિલિકોન કરતા 10 ગણી છે, જે ઉચ્ચ વોલ્ટેજનો સામનો કરી શકે છે અને ઉચ્ચ-વોલ્ટેજ ઉપકરણો માટે વધુ યોગ્ય છે.
ઉચ્ચ આવર્તન પ્રતિકાર. સિલિકોન કાર્બાઇડમાં સિલિકોન કરતા બમણો સંતૃપ્ત ઇલેક્ટ્રોન ડ્રિફ્ટ રેટ હોય છે, જેના પરિણામે શટડાઉન પ્રક્રિયા દરમિયાન વર્તમાન ટેઇલિંગનો અભાવ રહે છે, જે ઉપકરણની સ્વિચિંગ આવર્તનને અસરકારક રીતે સુધારી શકે છે અને ઉપકરણના લઘુચિત્રીકરણને સાકાર કરી શકે છે.
ઓછી ઉર્જા નુકશાન. સિલિકોન સામગ્રીની તુલનામાં, સિલિકોન કાર્બાઇડમાં ખૂબ જ ઓછો ઓન-રેઝિસ્ટન્સ અને ઓછો ઓન-લોસ છે. તે જ સમયે, સિલિકોન કાર્બાઇડની ઊંચી બેન્ડ-ગેપ પહોળાઈ લીકેજ કરંટ અને પાવર લોસને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. વધુમાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉપકરણમાં શટડાઉન પ્રક્રિયા દરમિયાન કરંટ ટ્રેઇલિંગ ઘટના હોતી નથી, અને સ્વિચિંગ નુકશાન ઓછું હોય છે.
સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉદ્યોગ સાંકળ
તેમાં મુખ્યત્વે સબસ્ટ્રેટ, એપિટાક્સી, ડિવાઇસ ડિઝાઇન, મેન્યુફેક્ચરિંગ, સીલિંગ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ મટીરીયલથી સેમિકન્ડક્ટર પાવર ડિવાઇસ સુધી સિંગલ ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ, ઇનગોટ સ્લાઇસિંગ, એપિટાક્સિયલ ગ્રોથ, વેફર ડિઝાઇન, મેન્યુફેક્ચરિંગ, પેકેજિંગ અને અન્ય પ્રક્રિયાઓનો અનુભવ કરશે. સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડરના સંશ્લેષણ પછી, સિલિકોન કાર્બાઇડ ઇન્ગોટ પહેલા બનાવવામાં આવે છે, અને પછી સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટ સ્લાઇસિંગ, ગ્રાઇન્ડીંગ અને પોલિશિંગ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે, અને એપિટાક્સિયલ શીટ એપિટાક્સિયલ ગ્રોથ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. એપિટાક્સિયલ વેફર લિથોગ્રાફી, એચિંગ, આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન, મેટલ પેસિવેશન અને અન્ય પ્રક્રિયાઓ દ્વારા સિલિકોન કાર્બાઇડથી બનાવવામાં આવે છે, વેફરને ડાઇમાં કાપવામાં આવે છે, ડિવાઇસને પેક કરવામાં આવે છે, અને ડિવાઇસને ખાસ શેલમાં જોડવામાં આવે છે અને મોડ્યુલમાં એસેમ્બલ કરવામાં આવે છે.
ઉદ્યોગ શૃંખલા ૧ ના ઉપર તરફ: સબસ્ટ્રેટ - સ્ફટિક વૃદ્ધિ એ મુખ્ય પ્રક્રિયા કડી છે
સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉપકરણોના ખર્ચમાં સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટનો હિસ્સો લગભગ 47% છે, સૌથી વધુ ઉત્પાદન તકનીકી અવરોધો, સૌથી મોટું મૂલ્ય, SiC ના ભાવિ મોટા પાયે ઔદ્યોગિકીકરણનો મુખ્ય ભાગ છે.
ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ગુણધર્મોના તફાવતોના દ્રષ્ટિકોણથી, સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટ સામગ્રીને વાહક સબસ્ટ્રેટ (પ્રતિરોધકતા ક્ષેત્ર 15~30mΩ·cm) અને અર્ધ-અવાહક સબસ્ટ્રેટ (105Ω·cm કરતા વધારે પ્રતિકારકતા) માં વિભાજિત કરી શકાય છે. આ બે પ્રકારના સબસ્ટ્રેટનો ઉપયોગ એપિટેક્સિયલ વૃદ્ધિ પછી અનુક્રમે પાવર ઉપકરણો અને રેડિયો ફ્રીક્વન્સી ઉપકરણો જેવા અલગ ઉપકરણોના ઉત્પાદન માટે થાય છે. તેમાંથી, અર્ધ-અવાહક સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ RF ઉપકરણો, ફોટોઇલેક્ટ્રિક ઉપકરણો વગેરેના ઉત્પાદનમાં થાય છે. અર્ધ-અવાહક SIC સબસ્ટ્રેટ પર ગેન એપિટેક્સિયલ સ્તર વધારીને, sic એપિટેક્સિયલ પ્લેટ તૈયાર કરવામાં આવે છે, જેને HEMT ગેન આઇસો-નાઇટ્રાઇડ RF ઉપકરણોમાં વધુ તૈયાર કરી શકાય છે. વાહક સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે પાવર ઉપકરણોના ઉત્પાદનમાં થાય છે. પરંપરાગત સિલિકોન પાવર ડિવાઇસ મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયાથી અલગ, સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવર ડિવાઇસ સીધા સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટ પર બનાવી શકાતું નથી, સિલિકોન કાર્બાઇડ એપિટેક્સિયલ શીટ મેળવવા માટે સિલિકોન કાર્બાઇડ એપિટેક્સિયલ લેયરને વાહક સબસ્ટ્રેટ પર ઉગાડવાની જરૂર છે, અને એપિટેક્સિયલ લેયરનું ઉત્પાદન સ્કોટકી ડાયોડ, MOSFET, IGBT અને અન્ય પાવર ડિવાઇસ પર થાય છે.
સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડરને ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા કાર્બન પાવડર અને ઉચ્ચ શુદ્ધતાવાળા સિલિકોન પાવડરમાંથી સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું, અને ખાસ તાપમાન ક્ષેત્રમાં વિવિધ કદના સિલિકોન કાર્બાઇડ ઇનગોટ ઉગાડવામાં આવ્યા હતા, અને પછી બહુવિધ પ્રક્રિયા પ્રક્રિયાઓ દ્વારા સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટનું ઉત્પાદન કરવામાં આવ્યું હતું. મુખ્ય પ્રક્રિયામાં શામેલ છે:
કાચા માલનું સંશ્લેષણ: ઉચ્ચ-શુદ્ધતા સિલિકોન પાવડર + ટોનરને સૂત્ર અનુસાર મિશ્રિત કરવામાં આવે છે, અને પ્રતિક્રિયા ચેમ્બરમાં 2000°C થી ઉપરના ઉચ્ચ તાપમાનની સ્થિતિમાં સિલિકોન કાર્બાઇડ કણોને ચોક્કસ સ્ફટિક પ્રકાર અને કણોના કદ સાથે સંશ્લેષણ કરવા માટે પ્રતિક્રિયા હાથ ધરવામાં આવે છે. પછી ક્રશિંગ, સ્ક્રીનીંગ, સફાઈ અને અન્ય પ્રક્રિયાઓ દ્વારા, ઉચ્ચ શુદ્ધતા સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવડર કાચા માલની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે.
સ્ફટિક વૃદ્ધિ એ સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટ ઉત્પાદનની મુખ્ય પ્રક્રિયા છે, જે સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટના વિદ્યુત ગુણધર્મો નક્કી કરે છે. હાલમાં, સ્ફટિક વૃદ્ધિ માટેની મુખ્ય પદ્ધતિઓ ભૌતિક વરાળ ટ્રાન્સફર (PVT), ઉચ્ચ તાપમાન રાસાયણિક વરાળ નિક્ષેપ (HT-CVD) અને પ્રવાહી તબક્કાના એપિટાક્સી (LPE) છે. તેમાંથી, PVT પદ્ધતિ હાલમાં SiC સબસ્ટ્રેટના વ્યાપારી વિકાસ માટે મુખ્ય પ્રવાહની પદ્ધતિ છે, જેમાં ઉચ્ચતમ તકનીકી પરિપક્વતા છે અને એન્જિનિયરિંગમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે.
SiC સબસ્ટ્રેટની તૈયારી મુશ્કેલ છે, જેના કારણે તેની કિંમત ઊંચી છે.
તાપમાન ક્ષેત્ર નિયંત્રણ મુશ્કેલ છે: Si ક્રિસ્ટલ સળિયાના વિકાસ માટે ફક્ત 1500℃ ની જરૂર છે, જ્યારે SiC ક્રિસ્ટલ સળિયાને 2000℃ થી વધુ ઊંચા તાપમાને ઉગાડવાની જરૂર છે, અને 250 થી વધુ SiC આઇસોમર્સ છે, પરંતુ પાવર ઉપકરણોના ઉત્પાદન માટે મુખ્ય 4H-SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલ માળખું, જો ચોક્કસ નિયંત્રણ ન હોય, તો અન્ય ક્રિસ્ટલ માળખાં મેળવશે. વધુમાં, ક્રુસિબલમાં તાપમાન ઢાળ SiC સબલાઈમેશન ટ્રાન્સફરનો દર અને ક્રિસ્ટલ ઇન્ટરફેસ પર વાયુયુક્ત અણુઓની ગોઠવણી અને વૃદ્ધિ મોડ નક્કી કરે છે, જે ક્રિસ્ટલ વૃદ્ધિ દર અને ક્રિસ્ટલ ગુણવત્તાને અસર કરે છે, તેથી વ્યવસ્થિત તાપમાન ક્ષેત્ર નિયંત્રણ તકનીક બનાવવી જરૂરી છે. Si સામગ્રીની તુલનામાં, SiC ઉત્પાદનમાં તફાવત ઉચ્ચ તાપમાન પ્રક્રિયાઓ જેમ કે ઉચ્ચ તાપમાન આયન ઇમ્પ્લાન્ટેશન, ઉચ્ચ તાપમાન ઓક્સિડેશન, ઉચ્ચ તાપમાન સક્રિયકરણ અને આ ઉચ્ચ તાપમાન પ્રક્રિયાઓ દ્વારા જરૂરી હાર્ડ માસ્ક પ્રક્રિયામાં પણ છે.
ધીમી સ્ફટિક વૃદ્ધિ: Si ક્રિસ્ટલ સળિયાનો વિકાસ દર 30 ~ 150mm/h સુધી પહોંચી શકે છે, અને 1-3m સિલિકોન ક્રિસ્ટલ સળિયાના ઉત્પાદનમાં ફક્ત 1 દિવસ લાગે છે; ઉદાહરણ તરીકે PVT પદ્ધતિ સાથે SiC ક્રિસ્ટલ સળિયા, વૃદ્ધિ દર લગભગ 0.2-0.4mm/h છે, 3-6cm કરતા ઓછા વધવા માટે 7 દિવસ લાગે છે, વૃદ્ધિ દર સિલિકોન સામગ્રીના 1% કરતા ઓછો છે, ઉત્પાદન ક્ષમતા અત્યંત મર્યાદિત છે.
ઉચ્ચ ઉત્પાદન પરિમાણો અને ઓછી ઉપજ: SiC સબસ્ટ્રેટના મુખ્ય પરિમાણોમાં માઇક્રોટ્યુબ્યુલ ઘનતા, અવ્યવસ્થા ઘનતા, પ્રતિકારકતા, વોરપેજ, સપાટીની ખરબચડી વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. બંધ ઉચ્ચ-તાપમાન ચેમ્બરમાં અણુઓને ગોઠવવા અને પરિમાણ સૂચકાંકોને નિયંત્રિત કરતી વખતે સ્ફટિક વૃદ્ધિ પૂર્ણ કરવા માટે તે એક જટિલ સિસ્ટમ એન્જિનિયરિંગ છે.
આ સામગ્રીમાં ઉચ્ચ કઠિનતા, ઉચ્ચ બરડપણું, લાંબો કાપવાનો સમય અને ઉચ્ચ ઘસારો છે: 9.25 ની SiC Mohs કઠિનતા હીરા પછી બીજા ક્રમે છે, જે કાપવા, ગ્રાઇન્ડીંગ અને પોલિશ કરવાની મુશ્કેલીમાં નોંધપાત્ર વધારો તરફ દોરી જાય છે, અને 3cm જાડા પિંડના 35-40 ટુકડાઓ કાપવામાં લગભગ 120 કલાક લાગે છે. વધુમાં, SiC ની ઉચ્ચ બરડતાને કારણે, વેફર પ્રોસેસિંગ ઘસારો વધુ હશે, અને આઉટપુટ ગુણોત્તર ફક્ત 60% છે.
વિકાસ વલણ: કદમાં વધારો + કિંમતમાં ઘટાડો
વૈશ્વિક SiC બજાર 6-ઇંચ વોલ્યુમ ઉત્પાદન લાઇન પરિપક્વ થઈ રહી છે, અને અગ્રણી કંપનીઓ 8-ઇંચ બજારમાં પ્રવેશી છે. સ્થાનિક વિકાસ પ્રોજેક્ટ્સ મુખ્યત્વે 6 ઇંચના છે. હાલમાં, મોટાભાગની સ્થાનિક કંપનીઓ હજુ પણ 4-ઇંચ ઉત્પાદન લાઇન પર આધારિત છે, પરંતુ ઉદ્યોગ ધીમે ધીમે 6-ઇંચ સુધી વિસ્તરી રહ્યો છે, 6-ઇંચ સહાયક સાધનો ટેકનોલોજીની પરિપક્વતા સાથે, સ્થાનિક SiC સબસ્ટ્રેટ ટેકનોલોજી પણ ધીમે ધીમે મોટા કદના ઉત્પાદન લાઇનના સ્કેલના અર્થતંત્રમાં સુધારો કરી રહી છે, અને વર્તમાન સ્થાનિક 6-ઇંચ માસ ઉત્પાદન સમયનો તફાવત 7 વર્ષ સુધી સંકુચિત થઈ ગયો છે. મોટા વેફર કદ સિંગલ ચિપ્સની સંખ્યામાં વધારો લાવી શકે છે, ઉપજ દરમાં સુધારો કરી શકે છે અને ધાર ચિપ્સના પ્રમાણમાં ઘટાડો કરી શકે છે, અને સંશોધન અને વિકાસ અને ઉપજ નુકશાનનો ખર્ચ લગભગ 7% પર જાળવવામાં આવશે, જેનાથી વેફરના ઉપયોગમાં સુધારો થશે.
ઉપકરણ ડિઝાઇનમાં હજુ પણ ઘણી મુશ્કેલીઓ છે
SiC ડાયોડનું વ્યાપારીકરણ ધીમે ધીમે સુધર્યું છે, હાલમાં, સંખ્યાબંધ સ્થાનિક ઉત્પાદકોએ SiC SBD ઉત્પાદનો ડિઝાઇન કર્યા છે, મધ્યમ અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ SiC SBD ઉત્પાદનોમાં સારી સ્થિરતા હોય છે, વાહન OBC માં, સ્થિર વર્તમાન ઘનતા પ્રાપ્ત કરવા માટે SiC SBD+SI IGBT નો ઉપયોગ થાય છે. હાલમાં, ચીનમાં SiC SBD ઉત્પાદનોની પેટન્ટ ડિઝાઇનમાં કોઈ અવરોધો નથી, અને વિદેશી દેશો સાથેનો તફાવત ઓછો છે.
SiC MOS માં હજુ પણ ઘણી મુશ્કેલીઓ છે, SiC MOS અને વિદેશી ઉત્પાદકો વચ્ચે હજુ પણ અંતર છે, અને સંબંધિત ઉત્પાદન પ્લેટફોર્મ હજુ પણ નિર્માણાધીન છે. હાલમાં, ST, Infineon, Rohm અને અન્ય 600-1700V SiC MOS એ મોટા પાયે ઉત્પાદન પ્રાપ્ત કર્યું છે અને ઘણા ઉત્પાદન ઉદ્યોગો સાથે હસ્તાક્ષર કર્યા છે અને મોકલવામાં આવ્યા છે, જ્યારે વર્તમાન સ્થાનિક SiC MOS ડિઝાઇન મૂળભૂત રીતે પૂર્ણ થઈ ગઈ છે, સંખ્યાબંધ ડિઝાઇન ઉત્પાદકો વેફર ફ્લો સ્ટેજ પર ફેબ્સ સાથે કામ કરી રહ્યા છે, અને પછીથી ગ્રાહક ચકાસણી માટે હજુ પણ થોડો સમય જરૂરી છે, તેથી મોટા પાયે વ્યાપારીકરણ થવામાં હજુ ઘણો સમય બાકી છે.
હાલમાં, પ્લેનર સ્ટ્રક્ચર મુખ્ય પ્રવાહની પસંદગી છે, અને ભવિષ્યમાં ઉચ્ચ-દબાણ ક્ષેત્રમાં ટ્રેન્ચ પ્રકારનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થશે. પ્લેનર સ્ટ્રક્ચર SiC MOS ઉત્પાદકો ઘણા છે, પ્લેનર સ્ટ્રક્ચર ગ્રુવની તુલનામાં સ્થાનિક ભંગાણ સમસ્યાઓ ઉત્પન્ન કરવાનું સરળ નથી, જે કાર્યની સ્થિરતાને અસર કરે છે, 1200V થી નીચેના બજારમાં એપ્લિકેશન મૂલ્યની વિશાળ શ્રેણી છે, અને પ્લેનર સ્ટ્રક્ચર ઉત્પાદનના અંતે પ્રમાણમાં સરળ છે, જે ઉત્પાદનક્ષમતા અને ખર્ચ નિયંત્રણ બે પાસાઓને પૂર્ણ કરે છે. ગ્રુવ ડિવાઇસમાં અત્યંત ઓછી પરોપજીવી ઇન્ડક્ટન્સ, ઝડપી સ્વિચિંગ ગતિ, ઓછી ખોટ અને પ્રમાણમાં ઉચ્ચ કામગીરીના ફાયદા છે.
2--SiC વેફર સમાચાર
સિલિકોન કાર્બાઇડ બજાર ઉત્પાદન અને વેચાણ વૃદ્ધિ, પુરવઠા અને માંગ વચ્ચે માળખાકીય અસંતુલન પર ધ્યાન આપો
ઉચ્ચ-આવર્તન અને ઉચ્ચ-શક્તિ પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સની બજાર માંગમાં ઝડપી વૃદ્ધિ સાથે, સિલિકોન-આધારિત સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણોની ભૌતિક મર્યાદા અવરોધ ધીમે ધીમે અગ્રણી બની છે, અને સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) દ્વારા રજૂ થતી ત્રીજી પેઢીની સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી ધીમે ધીમે ઔદ્યોગિક બની છે. સામગ્રી કામગીરીના દૃષ્ટિકોણથી, સિલિકોન કાર્બાઇડમાં સિલિકોન સામગ્રીની બેન્ડ ગેપ પહોળાઈ 3 ગણી, ક્રિટિકલ બ્રેકડાઉન ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ તાકાત 10 ગણી, થર્મલ વાહકતા 3 ગણી છે, તેથી સિલિકોન કાર્બાઇડ પાવર ઉપકરણો ઉચ્ચ આવર્તન, ઉચ્ચ દબાણ, ઉચ્ચ તાપમાન અને અન્ય એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય છે, પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક સિસ્ટમ્સની કાર્યક્ષમતા અને પાવર ઘનતાને સુધારવામાં મદદ કરે છે.
હાલમાં, SiC ડાયોડ્સ અને SiC MOSFETs ધીમે ધીમે બજારમાં આવ્યા છે, અને વધુ પરિપક્વ ઉત્પાદનો છે, જેમાંથી કેટલાક ક્ષેત્રોમાં સિલિકોન-આધારિત ડાયોડ્સને બદલે SiC ડાયોડ્સનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે કારણ કે તેમાં રિવર્સ રિકવરી ચાર્જનો ફાયદો નથી; SiC MOSFET નો ઉપયોગ ધીમે ધીમે ઓટોમોટિવ, ઉર્જા સંગ્રહ, ચાર્જિંગ પાઇલ, ફોટોવોલ્ટેઇક અને અન્ય ક્ષેત્રોમાં પણ થાય છે; ઓટોમોટિવ એપ્લિકેશનના ક્ષેત્રમાં, મોડ્યુલરાઇઝેશનનો ટ્રેન્ડ વધુને વધુ પ્રબળ બની રહ્યો છે, SiC ના શ્રેષ્ઠ પ્રદર્શનને પ્રાપ્ત કરવા માટે અદ્યતન પેકેજિંગ પ્રક્રિયાઓ પર આધાર રાખવાની જરૂર છે, તકનીકી રીતે પ્રમાણમાં પરિપક્વ શેલ સીલિંગ મુખ્ય પ્રવાહ, ભવિષ્ય અથવા પ્લાસ્ટિક સીલિંગ વિકાસ તરીકે, તેની કસ્ટમાઇઝ્ડ વિકાસ લાક્ષણિકતાઓ SiC મોડ્યુલો માટે વધુ યોગ્ય છે.
સિલિકોન કાર્બાઇડના ભાવમાં ઘટાડો ઝડપ કે કલ્પના બહાર
સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉપકરણોનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ઊંચી કિંમત દ્વારા મર્યાદિત છે, સમાન સ્તર હેઠળ SiC MOSFET ની કિંમત Si આધારિત IGBT કરતા 4 ગણી વધારે છે, આનું કારણ એ છે કે સિલિકોન કાર્બાઇડની પ્રક્રિયા જટિલ છે, જેમાં સિંગલ ક્રિસ્ટલ અને એપિટેક્સિયલનો વિકાસ માત્ર પર્યાવરણ પર કઠોર નથી, પરંતુ વૃદ્ધિ દર પણ ધીમો છે, અને સબસ્ટ્રેટમાં સિંગલ ક્રિસ્ટલ પ્રોસેસિંગ કટીંગ અને પોલિશિંગ પ્રક્રિયામાંથી પસાર થવું આવશ્યક છે. તેની પોતાની સામગ્રી લાક્ષણિકતાઓ અને અપરિપક્વ પ્રક્રિયા તકનીકના આધારે, ઘરેલું સબસ્ટ્રેટની ઉપજ 50% કરતા ઓછી છે, અને વિવિધ પરિબળો ઉચ્ચ સબસ્ટ્રેટ અને એપિટેક્સિયલ ભાવ તરફ દોરી જાય છે.
જોકે, સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉપકરણો અને સિલિકોન-આધારિત ઉપકરણોની કિંમત રચના એકબીજાથી વિપરીત છે, ફ્રન્ટ ચેનલનો સબસ્ટ્રેટ અને એપિટેક્સિયલ ખર્ચ સમગ્ર ઉપકરણના અનુક્રમે 47% અને 23% છે, જે કુલ લગભગ 70% છે, બેક ચેનલના ડિવાઇસ ડિઝાઇન, ઉત્પાદન અને સીલિંગ લિંક્સનો હિસ્સો ફક્ત 30% છે, સિલિકોન-આધારિત ઉપકરણોનો ઉત્પાદન ખર્ચ મુખ્યત્વે બેક ચેનલના વેફર ઉત્પાદનમાં લગભગ 50% કેન્દ્રિત છે, અને સબસ્ટ્રેટ ખર્ચ ફક્ત 7% છે. સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉદ્યોગ સાંકળના મૂલ્યને ઊંધું કરવાની ઘટનાનો અર્થ એ છે કે અપસ્ટ્રીમ સબસ્ટ્રેટ એપિટેક્સિ ઉત્પાદકોને બોલવાનો મુખ્ય અધિકાર છે, જે સ્થાનિક અને વિદેશી સાહસોના લેઆઉટની ચાવી છે.
બજારમાં ગતિશીલ દૃષ્ટિકોણથી, સિલિકોન કાર્બાઇડની કિંમત ઘટાડવી, સિલિકોન કાર્બાઇડ લાંબા સ્ફટિક અને સ્લાઇસિંગ પ્રક્રિયામાં સુધારો કરવા ઉપરાંત, વેફરના કદને વિસ્તૃત કરવાનો છે, જે ભૂતકાળમાં સેમિકન્ડક્ટર વિકાસનો પરિપક્વ માર્ગ પણ હતો, વુલ્ફસ્પીડ ડેટા દર્શાવે છે કે સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટ 6 ઇંચથી 8 ઇંચ સુધી અપગ્રેડ થાય છે, લાયક ચિપ ઉત્પાદન 80%-90% વધી શકે છે, અને ઉપજ સુધારવામાં મદદ કરી શકે છે. સંયુક્ત એકમ ખર્ચ 50% ઘટાડી શકે છે.
2023 ને "8-ઇંચ SiC પ્રથમ વર્ષ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, આ વર્ષે, સ્થાનિક અને વિદેશી સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉત્પાદકો 8-ઇંચ સિલિકોન કાર્બાઇડના લેઆઉટને વેગ આપી રહ્યા છે, જેમ કે સિલિકોન કાર્બાઇડ ઉત્પાદન વિસ્તરણ માટે 14.55 બિલિયન યુએસ ડોલરનું વુલ્ફસ્પીડ ક્રેઝી રોકાણ, જેનો એક મહત્વપૂર્ણ ભાગ 8-ઇંચ SiC સબસ્ટ્રેટ ઉત્પાદન પ્લાન્ટનું નિર્માણ છે, ભવિષ્યમાં સંખ્યાબંધ કંપનીઓને 200 mm SiC બેર મેટલનો પુરવઠો સુનિશ્ચિત કરવા માટે; સ્થાનિક Tianyue Advanced અને Tianke Heda એ ભવિષ્યમાં 8-ઇંચ સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટ સપ્લાય કરવા માટે Infineon સાથે લાંબા ગાળાના કરારો પર હસ્તાક્ષર કર્યા છે.
આ વર્ષથી શરૂ કરીને, સિલિકોન કાર્બાઇડ 6 ઇંચથી 8 ઇંચ સુધી વધશે, વુલ્ફસ્પીડને અપેક્ષા છે કે 2024 સુધીમાં, 2022 માં 6 ઇંચ સબસ્ટ્રેટની યુનિટ ચિપ કિંમતની તુલનામાં 8 ઇંચ સબસ્ટ્રેટની યુનિટ ચિપ કિંમત 60% થી વધુ ઘટશે, અને ખર્ચમાં ઘટાડો એપ્લિકેશન બજારને વધુ ખુલ્લું પાડશે, જી બોન્ડ કન્સલ્ટિંગ સંશોધન ડેટા દર્શાવે છે. 8-ઇંચ ઉત્પાદનોનો વર્તમાન બજાર હિસ્સો 2% કરતા ઓછો છે, અને 2026 સુધીમાં બજાર હિસ્સો લગભગ 15% સુધી વધવાની ધારણા છે.
હકીકતમાં, સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટના ભાવમાં ઘટાડાનો દર ઘણા લોકોની કલ્પના કરતાં વધી શકે છે, 6-ઇંચ સબસ્ટ્રેટની વર્તમાન બજાર ઓફર 4000-5000 યુઆન/પીસ છે, વર્ષની શરૂઆતની તુલનામાં ઘણી ઘટી ગઈ છે, આવતા વર્ષે 4000 યુઆનથી નીચે આવવાની ધારણા છે, એ નોંધવું યોગ્ય છે કે પ્રથમ બજાર મેળવવા માટે કેટલાક ઉત્પાદકોએ વેચાણ કિંમત નીચેની કિંમત રેખા સુધી ઘટાડી દીધી છે, ભાવ યુદ્ધનું મોડેલ ખોલ્યું છે, મુખ્યત્વે સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટમાં કેન્દ્રિત પુરવઠો ઓછા-વોલ્ટેજ ક્ષેત્રમાં પ્રમાણમાં પૂરતો રહ્યો છે, સ્થાનિક અને વિદેશી ઉત્પાદકો આક્રમક રીતે ઉત્પાદન ક્ષમતાનો વિસ્તાર કરી રહ્યા છે, અથવા સિલિકોન કાર્બાઇડ સબસ્ટ્રેટને કલ્પના કરતા વહેલા ઓવરસપ્લાય સ્ટેજ થવા દો.
પોસ્ટ સમય: જાન્યુઆરી-૧૯-૨૦૨૪