ما هو الدور الذي يلعبه كربيد السيليكون (SIC) في صناعة أشباه الموصلات؟
كربيد السيليكون الأسود (SiC)
باعتبارها المادة الأساسية لأشباه الموصلات من الجيل الثالث، يمكن تلخيص الدور الرئيسي لكربيد السيليكون (SiC) في صناعة أشباه الموصلات على النحو التالي:
1. ابتكار أداء المواد
خصائص فجوة النطاق العريض
يبلغ عرض فجوة النطاق 3.3 إلكترون فولت (1.1 إلكترون فولت للسيليكون)، وتبلغ قوة المجال الكهربائي للانهيار 10 أضعاف قوة السيليكون، وهو مناسب لسيناريوهات الجهد العالي (مثل أنظمة محرك المركبات الكهربائية الجديدة).
موصلية حرارية عالية
تبلغ الموصلية الحرارية 4.9 واط/سم·كلفن (1.5 واط/سم·كلفن للسيليكون)، وتزداد كفاءة تبديد الحرارة بمقدار 3 مرات، مما يقلل من درجة حرارة تشغيل الجهاز ويعزز
مصداقية.
خصائص التردد العالي والسرعة العالية
يصل معدل انجراف تشبع الإلكترون إلى 2 × 10⁷ سم / ثانية (ضعف معدل السيليكون)، وسرعة التبديل أسرع 100 مرة من سرعة أجهزة السيليكون، ويتم تقليل فقدان الطاقة بنسبة 50٪ -70٪،
وهو مناسب للتطبيقات ذات التردد العالي.
2. مجالات التطبيق الأساسية
أجهزة الطاقة
مركبات الطاقة الجديدة : تستخدم في وحدات التحكم في المحرك، والشواحن الموجودة على متن السيارة (OBC)، ومحولات التيار المستمر/التيار المستمر، وما إلى ذلك لتحسين مدى القيادة وكفاءة الشحن.
الطاقة الشمسية/تخزين الطاقة : تحسين كفاءة العاكس وتقليل فقدان الطاقة.
النقل بالسكك الحديدية/الشبكة الذكية : تحسين استقرار نظام الطاقة ودعم نقل الطاقة ذات الجهد العالي.
أجهزة RF: تستخدم مقاومة عالية للإشعاع والتوصيل الحراري ليتم تطبيقها على سيناريوهات التردد العالي مثل محطات الاتصالات 5G والرادارات.
أجهزة أشباه الموصلات الأخرى
ركيزة LED : تستخدم في تصنيع شرائح LED عالية السطوع.
أجهزة الاستشعار والأجهزة الفائقة التوصيل: تتميز هذه الأجهزة بمقاومتها لدرجات الحرارة العالية واستقرارها الكيميائي مما يجعلها مناسبة للبيئات القاسية (مثل الفضاء الجوي).
3. التطوير الصناعي والترويج
استبدال مواد السيليكون التقليدية
استبدال الأجهزة المعتمدة على السيليكون تدريجيا في مجالات الجهد العالي فوق 1200 فولت، وتقليل الحجم إلى 1/10، وتحقيق وزن خفيف.
الإنجازات التكنولوجية في السلسلة الصناعية
تحضير الركيزة البلورية المفردة: تحسين جودة البلورة وتقليل كثافة العيوب من خلال طرق PVT والطور السائل.
التصنيع الدقيق : تعمل آلات النقش والطحن الخزفية جنبًا إلى جنب مع أدوات الماس على تحقيق دقة تصنيع على مستوى النانو لضمان تشكيل الهياكل المعقدة.
4. توسيع السيناريوهات الناشئة
مراكز البيانات والذكاء الاصطناعي
تحسين كفاءة تحويل الطاقة، وتقصير وقت معالجة البيانات، ودعم متطلبات قوة الحوسبة للذكاء الاصطناعي.
الإلكترونيات الاستهلاكية
قلّل حجم أجهزة الواقع المعزز والواقع الافتراضي وحسّن عمر بطارياتها.
بفضل خصائصه الفريدة، يدفع كربيد السيليكون صناعة أشباه الموصلات نحو التطور إلى سيناريوهات عالية الكفاءة والتردد والضغط ودرجات الحرارة العالية، ليصبح حجر الزاوية التقني في إلكترونيات الطاقة والاتصالات والطاقة الجديدة وغيرها من المجالات.