Silicon carbide (SIC) đóng vai trò gì trong ngành công nghiệp bán dẫn?
Cacbua silic đen (SiC)
Là vật liệu cốt lõi của chất bán dẫn thế hệ thứ ba, vai trò quan trọng của silicon carbide (SiC) trong ngành công nghiệp bán dẫn có thể được tóm tắt như sau:
1. Đổi mới hiệu suất vật liệu
Đặc điểm băng thông rộng
Độ rộng khoảng cách dải là 3,3eV (1,1eV đối với silicon) và cường độ điện trường đánh thủng gấp 10 lần so với silicon, phù hợp với các tình huống điện áp cao (như hệ thống truyền động điện cho xe năng lượng mới).
Độ dẫn nhiệt cao
Độ dẫn nhiệt là 4,9W/cm·K (1,5W/cm·K đối với silicon) và hiệu suất tản nhiệt tăng gấp 3 lần, giúp giảm nhiệt độ hoạt động của thiết bị và tăng cường
độ tin cậy.
Đặc điểm tần số cao và tốc độ cao
Tốc độ trôi bão hòa electron đạt 2×10⁷cm/s (gấp đôi so với silicon), tốc độ chuyển mạch nhanh hơn 100 lần so với thiết bị silicon và tổn thất năng lượng giảm 50%-70%,
phù hợp cho các ứng dụng tần số cao.
2. Các lĩnh vực ứng dụng cốt lõi
Thiết bị điện
Xe năng lượng mới : được sử dụng trong bộ điều khiển động cơ, bộ sạc trên xe (OBC), bộ chuyển đổi DC/DC, v.v. để cải thiện phạm vi lái xe và hiệu quả sạc.
Quang điện/Lưu trữ năng lượng : tối ưu hóa hiệu suất biến tần và giảm thất thoát năng lượng.
Vận tải đường sắt/Lưới điện thông minh : cải thiện tính ổn định của hệ thống điện và hỗ trợ truyền tải điện cao thế.
Thiết bị RF: sử dụng khả năng chống bức xạ và độ dẫn nhiệt cao để ứng dụng vào các tình huống tần số cao như trạm gốc truyền thông 5G và radar.
Các thiết bị bán dẫn khác
Chất nền LED : được sử dụng để sản xuất chip LED độ sáng cao.
Cảm biến và thiết bị siêu dẫn: khả năng chịu nhiệt độ cao và ổn định hóa học khiến chúng phù hợp với môi trường khắc nghiệt (như hàng không vũ trụ).
3. Nâng cấp và thúc đẩy công nghiệp
Thay thế vật liệu silicon truyền thống
Thay thế dần các thiết bị dựa trên silicon trong trường điện áp cao trên 1200V, giảm âm lượng xuống 1/10 và đạt được trọng lượng nhẹ.
Những đột phá công nghệ trong chuỗi công nghiệp
Chuẩn bị chất nền tinh thể đơn: cải thiện chất lượng tinh thể và giảm mật độ khuyết tật thông qua phương pháp PVT và pha lỏng.
Gia công chính xác : Máy khắc và phay gốm kết hợp với dụng cụ kim cương đạt được độ chính xác gia công ở cấp độ nano để đảm bảo đúc các cấu trúc phức tạp.
4. Mở rộng các kịch bản mới nổi
Trung tâm dữ liệu và AI
Cải thiện hiệu quả chuyển đổi năng lượng, rút ngắn thời gian xử lý dữ liệu, hỗ trợ yêu cầu về sức mạnh tính toán của AI.
Điện tử tiêu dùng
Giảm kích thước và tăng tuổi thọ pin trong các thiết bị AR/VR.
Với các đặc tính độc đáo của mình, silicon carbide đang thúc đẩy ngành công nghiệp bán dẫn nâng cấp lên các kịch bản hiệu suất cao, tần số cao, nhiệt độ cao và áp suất cao, trở thành nền tảng kỹ thuật trong điện tử công suất, truyền thông, năng lượng mới và các lĩnh vực khác