ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SIC) มีบทบาทอย่างไรในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์?

ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SIC) มีบทบาทอย่างไรในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์?

ซิลิกอนคาร์ไบด์สีดำ (SiC)

เนื่องจากซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) เป็นวัสดุหลักของเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม จึงสามารถสรุปบทบาทสำคัญของซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC)ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ได้ดังนี้:

1. นวัตกรรมประสิทธิภาพวัสดุ

ลักษณะแบนด์แก๊ปกว้าง

ความกว้างของแบนด์แก๊ปคือ 3.3eV (1.1eV สำหรับซิลิกอน) และความแรงของสนามไฟฟ้าพังทลายคือ 10 เท่าของซิลิกอน ซึ่งเหมาะสำหรับสถานการณ์แรงดันไฟฟ้าสูง (เช่น ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าของรถยนต์พลังงานใหม่)

การนำความร้อนสูง

ค่าการนำความร้อนอยู่ที่ 4.9W/cm·K (1.5W/cm·K สำหรับซิลิกอน) และประสิทธิภาพการกระจายความร้อนเพิ่มขึ้น 3 เท่า ซึ่งช่วยลดอุณหภูมิการทำงานของอุปกรณ์และเพิ่มประสิทธิภาพ

ความน่าเชื่อถือ

ลักษณะความถี่สูงและความเร็วสูง

อัตราความอิ่มตัวของอิเล็กตรอนจะถึง 2×10⁷cm/s (สองเท่าของซิลิกอน) ความเร็วในการสลับเร็วกว่าอุปกรณ์ซิลิกอนถึง 100 เท่า และการสูญเสียพลังงานลดลง 50%-70%

ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานความถี่สูง

2. พื้นที่การใช้งานหลัก

อุปกรณ์ไฟฟ้า

รถยนต์พลังงานใหม่ : ใช้ในตัวควบคุมมอเตอร์ เครื่องชาร์จบนเครื่อง (OBC) ตัวแปลง DC/DC ฯลฯ เพื่อปรับปรุงระยะการขับขี่และประสิทธิภาพในการชาร์จ

โฟโตวอลตาอิค/ระบบกักเก็บพลังงาน : เพิ่มประสิทธิภาพอินเวอร์เตอร์และลดการสูญเสียพลังงาน

การขนส่งทางราง/สมาร์ทกริด : ปรับปรุงเสถียรภาพระบบไฟฟ้า และรองรับการส่งไฟฟ้าแรงสูง

อุปกรณ์ RF:ใช้ความต้านทานรังสีและการนำความร้อนสูงเพื่อนำไปใช้กับสถานการณ์ความถี่สูง เช่น สถานีฐานการสื่อสาร 5G และเรดาร์

อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อื่น ๆ

พื้นผิว LED : ใช้สำหรับการผลิตชิป LED ความสว่างสูง

เซ็นเซอร์และอุปกรณ์ตัวนำยิ่งยวด:ทนทานต่ออุณหภูมิสูงและมีเสถียรภาพทางเคมีทำให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (เช่น อวกาศ)

3. การยกระดับและส่งเสริมอุตสาหกรรม

การทดแทนวัสดุซิลิโคนแบบดั้งเดิม

ค่อยๆ เปลี่ยนอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิกอนในสนามแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 1,200 โวลต์ ลดปริมาตรลงเหลือ 1/10 และให้มีน้ำหนักเบา

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีในห่วงโซ่อุตสาหกรรม

การเตรียมพื้นผิวผลึกเดี่ยว:ปรับปรุงคุณภาพผลึกและลดความหนาแน่นของข้อบกพร่องผ่านวิธี PVT และเฟสของเหลว

งานกลึงที่มีความแม่นยำ ‌: เครื่องแกะสลักและกัดเซรามิกที่รวมกับเครื่องมือเพชรทำให้ได้ความแม่นยำในการกลึงในระดับนาโนเพื่อให้แน่ใจถึงการขึ้นรูปโครงสร้างที่ซับซ้อน

4. การขยายขอบเขตของสถานการณ์ที่เกิดขึ้นใหม่

‌ศูนย์ข้อมูลและ AI‌

ปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน ลดระยะเวลาการประมวลผลข้อมูล และรองรับความต้องการพลังงานในการประมวลผล AI

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

ลดขนาดและยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ในอุปกรณ์ AR/VR
ด้วยคุณสมบัติเฉพาะตัว ซิลิกอนคาร์ไบด์จึงขับเคลื่อนให้ภาคอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ยกระดับไปสู่สถานการณ์ประสิทธิภาพสูง ความถี่สูง อุณหภูมิสูง และแรงดันสูง โดยกลายมาเป็นรากฐานทางเทคนิคในอิเล็กทรอนิกส์กำลัง การสื่อสาร พลังงานใหม่ และสาขาอื่นๆ