Industria dei dispositivi di alimentazione in carburo di silicio

I semiconduttori di potenza (noti anche come dispositivi elettronici di potenza) sono componenti di base per la conversione di potenza e il controllo del circuito nei dispositivi elettronici. Consentono una regolazione precisa di tensione e frequenza, nonché una conversione efficiente di AC e DC. Attraverso funzioni come rettifica, inversione, amplificazione della potenza, commutazione di potenza e protezione dei circuiti, questi dispositivi regolano efficacemente il flusso di energia e assicurano la stabilità del sistema e sono noti come "cuore" dell'elettronica di potenza.

Sulla base dei materiali utilizzati, i semiconduttori di potenza possono essere divisi in due categorie, vale a dire semiconduttori tradizionali a base di silicio e semiconduttori a banda larga. Il primo include semiconduttori composti da elementi come il silicio (SI), mentre il secondo include composti come carburo di silicio e nitruro di gallio.

I tradizionali dispositivi a semiconduttore a base di silicio sono limitati da proprietà fisiche intrinseche e sono difficili da soddisfare i requisiti ad alte prestazioni delle applicazioni emergenti come la potenza di calcolo dell'intelligenza artificiale e i data center, le reti intelligenti e i sistemi di stoccaggio di energia. Al contrario, i semiconduttori a banda ampi rappresentati da carburo di silicio e nitruro di gallio mostrano significativi vantaggi di prestazioni sia a livello di materiale che di dispositivo. Tra questi, i dispositivi a semiconduttore di alimentazione in carburo di silicio si distinguono con la loro eccellente tensione di rottura, conducibilità termica, velocità di saturazione degli elettroni e resistenza alle radiazioni. Rispetto al nitruro di gallio, il carburo di silicio ha una gamma più ampia di applicabilità in applicazioni di media e alta tensione e occupa una posizione dominante nel mercato delle applicazioni superiori a 600 V, con una dimensione del mercato maggiori. Negli ultimi anni, i dispositivi a semiconduttore di alimentazione in carburo di silicio sono stati ampiamente utilizzati in molti settori e dovrebbero svolgere un ruolo chiave nella trasformazione continua del settore dei semiconduttori di potenza.

Il carburo di silicio è attualmente il materiale a semiconduttore a banda più maturo in termini di tecnologia di crescita cristallina e produzione di dispositivi. Il processo di produzione dei dispositivi a semiconduttore di potenza in carburo di silicio prevede i seguenti passaggi. Innanzitutto, la polvere di carburo di silicio viene coltivata, tagliata, macinata e lucidata per formare unsubstrato in carburo di silicioe quindi il materiale epitassiale a cristallo singolo viene coltivato sul substrato. Il chip subisce una serie di processi complessi (tra cui fotolitografia, pulizia, incisione, deposizione, diradamento, imballaggio e test) per formare finalmente un dispositivo a semiconduttore di potenza in carburo di silicio.

Il segmento a monte della catena del settore prevede la preparazione di substrati in carburo di silicio e chip epitassiale in carburo di silicio. Come materiale chiave nella catena del settore, la qualità dei chip epitassiali in carburo di silicio è cruciale e il valore della produzione di strati epitassiali rappresenta circa il 25% dell'intera catena del valore del dispositivo di alimentazione in carburo di silicio. A differenza dei tradizionali dispositivi a semiconduttore a base di alimentazione a base di silicio, i dispositivi a semiconduttore di potenza in carburo di silicio non possono essere fabbricati direttamente su substrati in carburo di silicio; Invece, gli strati epitassiali di alta qualità devono essere depositati sul substrato. A causa delle alte barriere tecniche alla produzione di chip epitassiali in carburo di silicio di alta qualità, la loro fornitura è relativamente limitata. Poiché la domanda globale di dispositivi a semiconduttore di potenza in carburo di silicio continua a crescere, i chip epitassiali di alta qualità svolgeranno un ruolo sempre più importante nella catena del settore.

Il segmento di medio streaming comprende la progettazione, la produzione, l'imballaggio e il test dei dispositivi a semiconduttore di potenza in carburo di silicio. I produttori di dispositivi a semiconduttore di alimentazione in carburo di silicio utilizzano chip epitassiali in carburo di silicio come materiali di base e produce dispositivi a semiconduttore in carburo di silicio attraverso processi di produzione complessi. I produttori di dispositivi sono generalmente divisi in tre tipi: IDM, società di progettazione dei dispositivi e fonderie di wafer. L'IDM integra la progettazione, la produzione, l'imballaggio e i test di semiconduttori in carburo di silicio e altre catene del settore. Le società di progettazione dei dispositivi sono responsabili solo della progettazione e delle vendite di semiconduttori di alimentazione in carburo di silicio, mentre le fonderie di wafer sono responsabili solo di produzione, imballaggio e test.

Le divisioni a valle prevedono applicazioni come veicoli elettrici, infrastrutture di ricarica, energia rinnovabile, sistemi di accumulo di energia, nonché settori emergenti come elettrodomestici, potenza di elaborazione dell'intelligenza artificiale e data center, griglie intelligenti e evtol.

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