Qual o papel do carboneto de silício (SIC) na indústria de semicondutores?
Carboneto de silício preto (SiC)
Como material central do semicondutor de terceira geração, o papel fundamental do carboneto de silício (SiC) na indústria de semicondutores pode ser resumido da seguinte forma:
1. Inovação no desempenho dos materiais
Características de banda larga
A largura da banda é de 3,3 eV (1,1 eV para o silício) e a intensidade do campo elétrico de rutura é 10 vezes superior à do silício, o que é adequado para cenários de alta tensão (como novos sistemas de acionamento elétrico de veículos de energia).
Alta condutividade térmica
A condutividade térmica é de 4,9 W/cm·K (1,5 W/cm·K para o silício) e a eficiência de dissipação de calor é aumentada em 3 vezes, o que reduz a temperatura de funcionamento do dispositivo e melhora
fiabilidade.
Características de alta frequência e alta velocidade
A taxa de deriva de saturação de eletrões atinge 2×10⁷cm/s (duas vezes a do silício), a velocidade de comutação é 100 vezes mais rápida do que a dos dispositivos de silício e a perda de energia é reduzida em 50%-70%,
que é adequado para aplicações de alta frequência.
2. Principais áreas de aplicação
Dispositivos de energia
Veículos de Nova Energia : utilizados em controladores de motores, carregadores de bordo (OBC), conversores CC/CC, etc. para melhorar a autonomia e a eficiência de carregamento.
Fotovoltaico/Armazenamento de energia : otimize a eficiência do inversor e reduza a perda de energia.
Transporte ferroviário/rede inteligente : melhora a estabilidade do sistema de energia e suporta a transmissão de energia de alta tensão.
Dispositivos RF: utilizam elevada resistência à radiação e condutividade térmica para serem aplicados em cenários de alta frequência, como estações base de comunicação 5G e radares.
Outros dispositivos semicondutores
Substrato LED : utilizado para o fabrico de chips LED de alto brilho.
Sensores e dispositivos supercondutores: a elevada resistência à temperatura e estabilidade química tornam-nos adequados para ambientes extremos (como o aeroespacial).
3. Modernização e Promoção Industrial
Substituindo os materiais tradicionais de silício
Substitua gradualmente os dispositivos baseados em silício em campos de alta tensão acima de 1200 V, reduza o volume para 1/10 e obtenha leveza.
Avanços Tecnológicos na Cadeia Industrial
Preparação de substrato de cristal único: melhora a qualidade do cristal e reduz a densidade de defeitos através dos métodos PVT e de fase líquida.
Maquinação de precisão : as máquinas de gravação e fresagem de cerâmica combinadas com ferramentas diamantadas conseguem uma precisão de maquinação de nível nano para garantir a moldagem de estruturas complexas.
4. Expansão de cenários emergentes
Data centers e IA
Melhore a eficiência da conversão de energia, reduza o tempo de processamento de dados e suporte os requisitos de potência de computação de IA.
Eletrónicos de consumo
Reduza o tamanho e melhore a duração da bateria em dispositivos de RA/RV.
Com as suas propriedades únicas, o carboneto de silício está a impulsionar a indústria de semicondutores a atualizar-se para cenários de alta eficiência, alta frequência, alta temperatura e alta pressão, tornando-se um pilar técnico em eletrónica de potência, comunicações, novas energias e outros campos.