¿Qué papel juega el carburo de silicio (SIC) en la industria de los semiconductores?
Carburo de silicio negro (SiC)
Como material central de los semiconductores de tercera generación, el papel clave del carburo de silicio (SiC) en la industria de los semiconductores se puede resumir de la siguiente manera:
1. Innovación en el rendimiento de los materiales
Características de banda ancha
El ancho de banda es de 3,3 eV (1,1 eV para el silicio) y la intensidad del campo eléctrico de ruptura es 10 veces mayor que la del silicio, lo que es adecuado para escenarios de alto voltaje (como los sistemas de propulsión eléctrica de vehículos de nueva energía).
Alta conductividad térmica
La conductividad térmica es de 4,9 W/cm·K (1,5 W/cm·K para silicio) y la eficiencia de disipación de calor aumenta 3 veces, lo que reduce la temperatura de funcionamiento del dispositivo y mejora
fiabilidad.
Características de alta frecuencia y alta velocidad
La tasa de deriva de saturación de electrones alcanza 2×10⁷cm/s (el doble que la del silicio), la velocidad de conmutación es 100 veces más rápida que la de los dispositivos de silicio y la pérdida de energía se reduce entre un 50% y un 70%.
que es adecuado para aplicaciones de alta frecuencia.
2. Áreas de aplicación principales
Dispositivos de potencia
Vehículos de nueva energía : se utilizan en controladores de motores, cargadores integrados (OBC), convertidores CC/CC, etc. para mejorar la autonomía y la eficiencia de carga.
Fotovoltaica/Almacenamiento de energía : optimice la eficiencia del inversor y reduzca la pérdida de energía.
Transporte ferroviario/red inteligente : mejora la estabilidad del sistema eléctrico y respalda la transmisión de energía de alto voltaje.
Dispositivos RF: utilizan alta resistencia a la radiación y conductividad térmica para ser aplicados en escenarios de alta frecuencia como estaciones base de comunicación 5G y radares.
Otros dispositivos semiconductores
Sustrato LED : se utiliza para la fabricación de chips LED de alto brillo.
Sensores y dispositivos superconductores: su resistencia a altas temperaturas y su estabilidad química los hacen adecuados para entornos extremos (como el aeroespacial).
3. Modernización y promoción industrial
Reemplazo de materiales de silicio tradicionales
Reemplazar gradualmente los dispositivos basados en silicio en campos de alto voltaje superiores a 1200 V, reducir el volumen a 1/10 y lograr peso liviano.
Avances tecnológicos en la cadena industrial
Preparación de sustrato monocristalino: mejore la calidad del cristal y reduzca la densidad de defectos mediante métodos PVT y de fase líquida.
Mecanizado de precisión : Las máquinas de grabado y fresado de cerámica combinadas con herramientas de diamante logran una precisión de mecanizado a nivel nanométrico para garantizar el moldeado de estructuras complejas.
4. Ampliación de escenarios emergentes
Centros de datos e IA
Mejore la eficiencia de la conversión de energía, acorte el tiempo de procesamiento de datos y respalde los requisitos de potencia informática de IA.
Electrónica de consumo
Reduce el tamaño y prolonga la duración de la batería en dispositivos de RA/RV.
Gracias a sus propiedades únicas, el carburo de silicio impulsa la industria de los semiconductores hacia escenarios de alta eficiencia, alta frecuencia, alta temperatura y alta presión, convirtiéndose en un pilar técnico en electrónica de potencia, comunicaciones, nuevas energías y otros campos.