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World File Search System碳化硅
第三代半导体碳化硅行业前瞻
图表 9 ： SiC 产业链及代表企业 ............................................................................................................................. 6 图表 10 ： 导电型碳化硅衬底 ................................................................................................................................. 6 图表 11 ： 半绝缘型碳化硅衬底 ............................................................................................................................. 6 图表 12 ： WolfSpeed 公司导电碳化硅衬底演进过程 ........................................................................................... 7 图表 13 ： SiC 衬底制作工艺流程 ........................................................................................................................... 8 图表 14 ： PVT 法生长碳化硅晶体示意图 ............................................................................................................. 8 图表 15 ： 用于制备碳化硅的籽晶 ......................................................................................................................... 8 图表 16 ： CMP 过程示意图 ................................................................................................................................... 10 图表 17 ： CVD 法制备碳化硅外延工艺流程 ........................................................................................................11 图表 18 ： SiC 功率器件种类 ............................................................................................................................... 12 图表 19 ： SiC-SBD 与 Si-SBD 比较 ..................................................................................................................... 13 图表 20 ： SiC-SBD 正向特性 ............................................................................................................................... 13 图表 21 ： SiC-SBD 温度及电流依赖性低 ........................................................................................................... 13 图表 22 ： SiC-SBD 具有优异的 TRR 特性 ........................................................................................................... 13 图表 23 ： SiC MOSFET 与 Si IGBT 开关损耗对比 .............................................................................................. 14 图表 24 ： SiC MOSFET 与 Si IGBT 导通损耗对比 .............................................................................................. 14 图表 25 ： SiC MOSFET 体二极管动态特性 ......................................................................................................... 14 图表 26 ： N 沟道 SiC IGBT 制备技术图 ............................................................................................................. 15 图表 27 ： SiC 行业发展阶段曲线 ....................................................................................................................... 16 图表 28 ： SiC 市场规模现状及预测 ................................................................................................................... 17 图表 29 ： 新能源汽车包含功率器件分布情况 .................................................................................................. 18 图表 30 ： 对车载和非车载的器件要求 .............................................................................................................. 18 图表 31 ： 车载 OBC 发展趋势 ............................................................................................................................. 19 图表 32 ： 硅基材料功率器件的工作极限 ........................................................................................................... 19 图表 33 ： 全球新能源汽车碳化硅 IGBT 市场规模 ............................................................................................ 19 图表 34 ： 全球新能源汽车市场销量及增长率预测 ............................................................................................ 20 图表 35 ： 中国新能源汽车市场销量及增长率预测 ............................................................................................ 20 图表 36 ： 2020 年全球新能源乘用车车企销量 TOP10( 辆 ) ................................................................................ 21 图表 37 ： 2020 年全球新能源乘用车车型销量 TOP10( 辆 ) ................................................................................ 21 图表 38 ： 光伏碳化硅器件优越性 ....................................................................................................................... 22 图表 39 ： 全球光伏需求预测 ............................................................................................................................... 22 图表 40 ： 全球光伏碳化硅 IGBT 市场规模 ........................................................................................................ 23 图表 41 ： 全球光伏 IGBT 市场规模 .................................................................................................................... 23 图表 42 ： 2015-2021 年中国累计充电桩数量 ..................................................................................................... 24 图表 43 ： 2015-2020 年中国车桩比例 ................................................................................................................. 24 图表 44 ： 中国新能源汽车充电桩市场规模及预测 ............................................................................................ 25 图表 45 ： 全球充电桩碳化硅器件市场规模 ....................................................................................................... 25 图表 46 ： 全球轨道交通碳化硅市场规模及预测 ............................................................................................... 26 图表 47 ： 2020 年全球轨道交通运营里程 TOP10 .............................................................................................. 26 图表 48 ： 轨道交通碳化硅器件占比预测 ........................................................................................................... 27 图表 49 ： 全球轨道交通碳化硅技术采用情况 ................................................................................................... 27 图表 50 ： 2015-2025 年中国 UPS 市场规模及预测 ............................................................................................ 28 图表 51 ： 2015-2021 年中国 UPS 器件类型情况 ................................................................................................ 28 图表 52 ： 2011-2020 年全球 UPS 市场规模及预测 ............................................................................................ 29 图表 53 ： 2019-2025 年全球 UPS 碳化硅器件市场规模 .................................................................................... 29 图表 54 ： 国外碳化硅衬底技术进展 ................................................................................................................... 30 图表 55 ： 碳化硅衬底尺寸市场占比演变 ........................................................................................................... 30
用碳化硅
光学上可寻址的固态自旋缺陷是使用其长相干地面歧管来存储和操纵量子信息的有希望的候选。可以使用光子 - 光子相互作用来弥补单个缺陷，从而为大规模量子光子网络提供了一条路径。量子计算协议对系统中可接受的光子损失进行了严格的限制。没有光子工程，这些低损失要求将无法达到，但是如果与最先进的纳米光子技术相结合，则可以实现。然而，大多数托管自旋缺陷的材料在过程中都具有挑战性：结果，量子光子设备的性能是其经典对应物的数量级。碳化硅（SIC）非常适合桥接经典的光子含量间隙，因为它具有有希望的光学上可寻址的旋转缺陷，并且可以将其处理到SIC-on-on-in-pullator中，以进行可伸缩的集成光子学。在本文中，我们讨论了基于碳化硅固态旋转开发可扩展量子光子技术的最新进展，并讨论了当前的挑战和未来方向。
碳化硅探测器
当今，核物理和粒子物理实验活动的前沿需要具有高能量、能够在高通量（高达 . / ' ）和高速率下工作的紧凑型探测器，以便测量非常罕见现象的截面[1-4]。碳化硅 (SiC) 因其出色的抗辐射性能代表了探测器技术的新挑战。由于其成分，SiC 是一种宽间接带隙半导体，并且是两组 IV 元素（硅和碳）的二元相图中唯一稳定的化合物。在所有宽带隙半导体中，碳化硅是目前研究最深入的一种，也是在高温电子器件、生物医学传感器 [5]、紫外光传感器 [6]、粒子和 X 射线探测器等广泛设备应用领域中最有潜力达到市场成熟的一种。 SiC 还被认真考虑作为硅的有效替代品，用于生产抗辐射设备，因为它可以将硅探测器的优异性能（效率、线性度、分辨率）与更大的抗辐射能力、热稳定性和对可见光的不敏感性结合起来。根据原子在晶格中的堆叠顺序，SiC 可以出现在各种类型的晶体结构中，这种特性被称为“多型性”。SiC 有 200 多种不同的多型体；3C、4H 和 6H 结构是微电子应用中最常见和最受欢迎的结构。每种多型体都有自己的物理特性，例如能带隙，范围从 3C 中的 2.36 eV 到 4H 中的 3.23 eV。4H-SiC 被认为最适合高功率、高频率和高温应用。用于设备应用的低缺陷材料通常通过 CVD（化学气相沉积）技术生长外延层获得。外延也允许高度
基于碳化硅的分层结构
这项研究研究了在声学应用中使用基于碳化硅的分层表面声波（SAW）设备的可行性。通过理论分析研究了温度稳定的层状结构TEO 3 /SIC /128 O Y-X Linbo 3的声学特性。此分析包括对关键参数的评估，例如重叠积分，功绩图和衍射效率。使用SAW软件获得了这些计算所需的SAW传播特性和字段填充。结果表明，分层结构具有近96％的较高衍射效率，并且值得良好的声学数字有希望的值，这表明在低驱动功率声音器件设备中的潜在用途。该研究得出结论，基于3C E的分层结构具有出色的声学特性，并且具有可以承受恶劣环境条件的声学设备中使用的潜力。
碳化硅 - GE Aerospace
GE 提供功率从 1kW 到 1MW 的电力产品，适用于在航空航天、工业和军事等恶劣环境下运行的车辆应用。基于 SiC 的电源模块是先进电力电子系统的一种支持技术。这些模块将 GE 的线路可更换单元 (LRU) 的功率密度提高多达 2 倍，同时将重量减轻多达 50%，同时简化了互连布局。我们从芯片到系统级架构的垂直整合经验为优化复杂应用的设计和封装密度提供了前所未有的优势。借助 GE 的 SiC 经验，您可以节省开发时间，以部署满足您高性能需求的卓越电力电子产品。
碳化硅的新外观
抽象的硅碳化物，SIC是使用最广泛的材料之一，在诸如航空航天，电子，工业炉和耐磨机械零件等行业中起着至关重要的作用。尽管SIC被广泛用于电子和其他高科技应用中，但冶金，磨料和难治性行业占主导地位。仅在过去的五到六年中，SIC才在半导体行业中发挥了新的重要作用。SIC已成为驱动电气化的关键材料。它是独特的物理特性，宽阔的带隙，尤其是高温性能和“易于制造性的易用性，使其成为关键的材料。使SIC如此独特的物理特性在SIC二极管，晶体管和模块的大规模制造中也代表了一些严重的问题。sic是一种非常艰难的材料，它的莫尔硬度额定值为9.5，接近钻石。就像半导体行业需要高质量缺陷的硅晶圆一样，SIC行业也是如此。高质量的无缺晶石刚刚进入市场。它们是4个和六个晶圆，可以允许SIC。这些boules可以在晶圆中“切成薄片”，并在标准的CMOS制造过程中运行。接下来是将晶片划分到设备中的。钻石锯必须以非常缓慢的速度运行，几乎像钻石本身一样硬。die附件带来了一个有趣的问题。设备通常在200+ d c和电压> 1000W时的速率。这些都是今天所面临的挑战。标准环氧树脂甚至Au/Si Eutectic Die附件在这些极端操作条件下都存在问题。最后，环氧造型化合物必须能够承受恶劣的条件并且不要破裂。这是一个持续的故事，讲述了半导体行业如何适应不断变化的需求。关键词硅碳化物（SIC），高压，高功率，高频，高性能
IMB-CNM 的碳化硅二极管
放射治疗 (RT) 的主要挑战是向肿瘤提供足够高的治疗剂量，同时保持附近器官受到可耐受的剂量，新的治疗方式正在迅速涌现。FLASH 放射治疗提供的治疗剂量比传统 RT（0.05 Gy/s）快几个数量级（≥40 Gy/s），并且已被证明可以降低正常组织发生并发症的可能性，同时提供与传统剂量率相似或更好的肿瘤控制率，减少治疗时间和器官运动相关问题。然而，FLASH RT 的临床实施面临着重大挑战，因为它的要求使得大多数现有的剂量测定设备已过时。碳化硅 (SiC) 的物理特性使其成为一种有趣的辐射剂量测定材料。SiC 的宽带隙降低了热产生电荷载流子的速率，从而与硅相比降低了漏电流和噪声。特别值得注意的是，SiC 每 mGy 沉积的信号产量（4H-SiC 为 425 pC/(mGy · mm3)）低于硅。这使得 SiC 成为超高剂量脉冲辐射场或直接光束监测剂量测定的良好选择，其中半导体中的瞬时剂量沉积很大，可能会使传统硅二极管饱和。此外，SiC 具有更高的位移能量阈值，因此辐射硬度高于硅。如今，SiC 技术已经成熟，高质量基板可达 200 毫米，可广泛使用。在本次演讲中，我们将介绍在 IMB- CNM 设计和制造的新型碳化硅 PiN 二极管，旨在应对 FLASH RT 的技术挑战。在 PTB（德国）使用 20 MeV FLASH 电子束进行的首次表征中，这些二极管显示出其适用于高达每脉冲 11 Gy（4 MGy/s）剂量的相对剂量测定，且剂量测定性能可与商用金刚石剂量计相媲美 [doi:10.1088/1361-6560/ad37eb]。在 CMAM（西班牙）使用 7 MeV 质子测试了带有 FLASH 质子束的 SiC 二极管的性能，结果显示它们与剂量率具有良好的信号线性度，并且每脉冲剂量至少为 20 Gy 时响应可重复。最后，在 CNA（西班牙）使用高 LET、强脉冲质子束研究了二极管的抗辐射性。二极管的灵敏度在 1 MeV 质子中以 -1.34%/kGy 的初始速率逐渐下降，并且仅在接近 750 kGy 的剂量下才稳定下来。然而，即使累积剂量为几 MGy，每脉冲剂量的线性响应在很宽的剂量率范围内也能保持。所有这些测量都是在无需外部施加电压的情况下进行的。总之，在 IMB-CNM 制造的碳化硅二极管是硅和金刚石剂量计的真正替代品，适用于需要精确实时相对剂量测定的广泛应用，要求快速响应和长期稳定性。