Indústria de dispositivos de energia de carboneto de silício

Os semicondutores de potência (também conhecidos como dispositivos eletrônicos de energia) são componentes principais para conversão de energia e controle de circuitos em dispositivos eletrônicos. Eles permitem a regulação precisa da tensão e da frequência, bem como a conversão eficiente de CA e CC. Através de funções como retificação, inversão, amplificação de energia, comutação de energia e proteção de circuitos, esses dispositivos regulam efetivamente o fluxo de energia e garantem a estabilidade do sistema e são conhecidos como o "coração" da eletrônica de energia.

Com base nos materiais utilizados, os semicondutores de potência podem ser divididos em duas categorias, ou seja, semicondutores tradicionais à base de silício e semicondutores amplos de banda. O primeiro inclui semicondutores compostos por elementos como o silício (SI), enquanto o último inclui compostos como carboneto de silício e nitreto de gálio.

Os dispositivos semicondutores tradicionais baseados em silício são limitados por propriedades físicas inerentes e são difíceis de atender aos requisitos de alto desempenho de aplicações emergentes, como poder de computação de inteligência artificial e data centers, grades inteligentes e sistemas de armazenamento de energia. Por outro lado, os semicondutores amplos de banda representados pelo carboneto de silício e nitreto de gálio mostram vantagens significativas de desempenho nos níveis de material e dispositivo. Entre eles, os dispositivos semicondutores de potência de carboneto de silício se destacam com sua excelente tensão de ruptura, condutividade térmica, taxa de saturação de elétrons e resistência à radiação. Comparado ao nitreto de gálio, o carboneto de silício tem uma gama mais ampla de aplicabilidade em aplicações de médio e alta tensão e ocupa uma posição dominante no mercado de aplicação acima de 600V, com um tamanho de mercado maior. Nos últimos anos, os dispositivos semicondutores de energia de carboneto de silício têm sido amplamente utilizados em muitos setores e devem desempenhar um papel fundamental na transformação contínua da indústria de semicondutores de energia.

Atualmente, o carboneto de silício é o material semicondutor de banda mais maduro em termos de tecnologia de crescimento de cristal e fabricação de dispositivos. O processo de produção dos dispositivos semicondutores de potência de carboneto de silício envolve as etapas a seguir. Primeiro, o pó de carboneto de silício é cultivado, cortado, moído e polido para formar umsubstrato de carboneto de silícioe, em seguida, o material epitaxial de cristal único é cultivado no substrato. O chip passa por uma série de processos complexos (incluindo fotolitografia, limpeza, gravação, deposição, afinamento, embalagem e teste) para finalmente formar um dispositivo semicondutor de energia de carboneto de silício.

O segmento a montante da cadeia da indústria envolve a preparação de substratos de carboneto de silício e chips epitaxiais de carboneto de silício. Como material -chave na cadeia da indústria, a qualidade dos chips epitaxiais de carboneto de silício é crucial e o valor da fabricação de camada epitaxial é responsável por cerca de 25% de toda a cadeia de valor do dispositivo de energia do carboneto de silício. Diferentemente dos dispositivos de semicondutores de energia baseados em silício tradicionais, os dispositivos semicondutores de potência de carboneto de silício não podem ser fabricados diretamente em substratos de carboneto de silício; Em vez disso, camadas epitaxiais de alta qualidade precisam ser depositadas no substrato. Devido às altas barreiras técnicas à fabricação de chips epitaxiais de carboneto de silício de alta qualidade, seu suprimento é relativamente limitado. À medida que a demanda global por dispositivos semicondutores de potência de carboneto de silício continua a crescer, os chips epitaxiais de alta qualidade desempenharão um papel cada vez mais importante na cadeia da indústria.

O segmento médio inclui o design, fabricação, embalagem e teste de dispositivos semicondutores de energia de carboneto de silício. Os fabricantes de dispositivos de semicondutores de energia de carboneto de silício usam chips epitaxiais de carboneto de silício como materiais básicos e fabricam dispositivos de semicondutores de carboneto de silício por meio de processos de fabricação complexos. Os fabricantes de dispositivos geralmente são divididos em três tipos: IDM, empresas de design de dispositivos e fundições de wafer. O IDM integra o design, fabricação, embalagem e teste de semicondutores de energia de carboneto de silício e outras cadeias da indústria. As empresas de design de dispositivos são responsáveis apenas pelo design e vendas de semicondutores de energia de carboneto de silício, enquanto as fundições de wafer são responsáveis apenas pela fabricação, embalagem e teste.

As divisões a jusante envolvem aplicações como veículos elétricos, infraestrutura de cobrança, energia renovável, sistemas de armazenamento de energia e indústrias emergentes, como eletrodomésticos, poder de computação de inteligência artificial e data centers, grades inteligentes e evtol.

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