Blog Ayrıntıları

Elektrikli araçların, yenilenebilir enerji sistemlerinin ve yeni nesil iletişim teknolojilerinin hızlı yükselişiyle yönlendirilen silisyum karbür (SiC) alt tabaka endüstrisi, hızlandırılmış bir genişleme dönemine girmiştir. Geniş bant aralıklı yarı iletkenlerde temel bir malzeme olan SiC, geleneksel silikonun sınırlarının ötesinde yüksek sıcaklık, yüksek voltaj ve yüksek frekanslı cihaz performansı sağlar. Üretim kapasitesinin artmasıyla birlikte, pazar daha geniş bir benimseme, daha düşük maliyetler ve sürekli teknoloji geliştirme yönünde ilerlemektedir.

1. Silisyum Karbür Alt Tabakalarına Genel Bakış

1.1 Silisyum Karbürün Özellikleri

Silisyum karbür (SiC), silisyum ve karbondan oluşan sentetik bir bileşiktir. Çok yüksek bir erime noktasına (~2700°C), elmastan sonra ikinci en yüksek sertliğe, yüksek termal iletkenliğe, geniş bir bant aralığına, yüksek bir kırılma elektrik alanına ve hızlı elektron doygunluk sürüklenme hızına sahiptir. Bu özellikler, SiC'yi güç elektroniği ve RF uygulamaları için en önemli malzemelerden biri yapmaktadır.

1.2 SiC Alt Tabaka Türleri

SiC alt tabakaları elektriksel dirençlerine göre kategorize edilir:

• Yarı yalıtkan alt tabakalar (≥10⁵ Ω·cm), 5G iletişimi, radar ve yüksek frekanslı elektronikte GaN-on-SiC RF cihazları için kullanılır.

• İletken alt tabakalar (15–30 mΩ·cm), EV'ler, yenilenebilir enerji, endüstriyel modüller ve demiryolu taşımacılığı için güç cihazlarında SiC epitaksiyel gofretler için kullanılır.

2. SiC Malzeme Endüstri Zinciri

SiC değer zinciri, ham madde sentezi, kristal büyütme, külçe işleme, gofret dilimleme, taşlama, parlatma, epitaksiyel büyütme, cihaz imalatı ve aşağı yönlü uygulamalardan oluşur. Bu adımlar arasında, alt tabaka üretimi en yüksek teknik engellere ve maliyet katkısına sahiptir ve toplam cihaz maliyetinin yaklaşık %46'sını oluşturur.

Yarı yalıtkan alt tabakalar, yüksek frekanslı RF uygulamalarını desteklerken, iletken alt tabakalar yüksek güçlü ve yüksek voltajlı cihaz pazarlarına hizmet eder.

3. SiC Alt Tabaka Üretim Süreci

SiC alt tabaka üretimi, kusurları, saflığı ve tekdüzeliği kontrol etmek için düzinelerce yüksek hassasiyetli adım gerektirir.

3.1 Ham Madde Sentezi

Yüksek saflıkta silisyum ve karbon tozları karıştırılır ve kontrollü kristal fazları ve safsızlık seviyeleri ile SiC tozu oluşturmak için 2000°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda reaksiyona sokulur.

3.2 Kristal Büyütme

Kristal büyütme, alt tabaka kalitesini etkileyen en kritik adımdır. Ana yöntemler şunlardır:

• PVT (Fiziksel Buhar Taşınımı): SiC tozunun süblimleştiği ve bir tohum kristali üzerinde yeniden kristalleştiği ana endüstriyel yöntemdir.

• HTCVD (Yüksek Sıcaklık CVD): Daha yüksek saflık ve daha düşük kusur seviyeleri sağlar, ancak daha karmaşık ekipman gerektirir.

• LPE (Sıvı Faz Epitaksi): Düşük kusurlu kristaller üretebilir, ancak maliyeti daha yüksektir ve ölçeklendirilmesi daha karmaşıktır.

3.3 Külçe İşleme

Büyütülen kristal yönlendirilir, şekillendirilir ve standartlaştırılmış külçeler halinde öğütülür.

3.4 Gofretleme

Elmas tel testereler, külçeyi gofretlere keser ve bunlar çarpılma, bükülme ve TTV denetiminden geçer.

3.5 Taşlama ve Parlatma

Mekanik ve kimyasal işlemler yüzeyi inceltir, hasarı giderir ve nanometre seviyesinde düzlük elde eder.

3.6 Son Temizlik

Ultra temiz prosedürler, parçacıkları, metal iyonlarını ve organik kirleticileri gidererek son SiC alt tabakasını üretir.

4. Küresel Pazar Görünümü

Endüstri araştırmaları, küresel SiC alt tabaka pazarının 2022'de yaklaşık 754 milyon ABD dolarına ulaştığını ve bir önceki yıla göre %27,8'lik bir büyüme gösterdiğini göstermektedir. Pazarın 2025 yılına kadar 1,6 milyar ABD dolarına ulaşması bekleniyor.

EV'ler ve yenilenebilir enerjinin etkisiyle iletken alt tabakalar talebin yaklaşık %68'ini oluşturuyor. 5G ve yüksek frekanslı uygulamaların etkisiyle yarı yalıtkan alt tabakalar ise yaklaşık %32'sini temsil ediyor.

5. Rekabet Ortamı

Endüstri, uzun Ar-Ge döngüleri, kristal kusur kontrolü ve gelişmiş ekipman gereksinimleri dahil olmak üzere yüksek teknik eşiklere sahiptir. Küresel tedarikçiler şu anda iletken alt tabakalarda güçlü pozisyonlara sahipken, yerli üreticiler kristal büyütme kalitesini, kusur yoğunluğu kontrolünü ve büyük çaplı yetenekleri hızla geliştirmektedir. Maliyet rekabet gücü, giderek verim iyileştirmesine ve üretim ölçeğine bağlı olacaktır.

6. Gelecekteki Gelişim Trendleri

6.1 Daha Büyük Alt Tabaka Çapları

Cihaz başına maliyeti düşürmek ve üretimi artırmak için büyük çaplı gofretlere geçiş esastır.

• Yarı yalıtkan alt tabakalar 4 inçten 6 inçe geçiyor.

• İletken alt tabakalar 6 inçten 8 inçe geçiyor.

6.2 Daha Düşük Kusur Yoğunluğu

Yüksek verimli cihaz üretimi elde etmek için mikropipetlerin, bazal düzlem dislokasyonlarının ve yığınlama hatalarının azaltılması önemlidir.

6.3 Ölçekle Maliyet Azaltma

Daha fazla üretici endüstriyel ölçekli üretime ulaştıkça, maliyet avantajları ve tedarik istikrarı, SiC cihazlarının küresel olarak benimsenmesini hızlandıracaktır.

6.4 Elektrifikasyon ve Yüksek Güç Sistemleri Tarafından Yönlendirilen Talep

Elektrikli araçlar, hızlı şarj altyapısı, fotovoltaikler, enerji depolama sistemleri, endüstriyel güç modülleri ve gelişmiş iletişim sistemlerinden güçlü bir büyüme ivmesi geliyor.

Sonuç

Silisyum karbür alt tabaka endüstrisi, genişleyen uygulamalar, hızlı teknoloji ilerlemesi ve artan üretim ölçeği ile karakterize edilen stratejik bir büyüme penceresine giriyor. Gofret boyutları arttıkça ve kristal kalitesi iyileştikçe, SiC küresel elektrifikasyon ve güç dönüşüm sistemlerinde giderek daha önemli bir rol oynayacaktır. Kusur kontrolünde, verim optimizasyonunda ve büyük çaplı teknolojide lider olan üreticiler, pazar fırsatının bir sonraki aşamasını yakalayacaklardır.