Perkenalan
Kemajuan teknologi dalam industri elektronika daya terus meningkat berkat Wafer Karbida Silikon. Material semikonduktor khusus ini menawarkan atribut unik yang menjadikannya pilihan terbaik untuk produksi perangkat yang membutuhkan frekuensi tinggi dan daya tinggi. Artikel ini akan membahas wafer karbida silikon, karakteristiknya, dan aplikasinya.
Karakteristik Wafer Karbida Silikon
Wafer Karbida Silikon (SiC) adalah potongan tipis bahan kristal yang dihasilkan dari senyawa semikonduktor, Karbida Silikon. Kedua elemen dalam wafer semikonduktor ini memiliki atom-atom yang terikat bersama secara kovalen, sehingga menciptakan struktur kisi kristal kaku yang dikenal sangat stabil. Pada intinya, ia memiliki kekerasan yang luar biasa dan kemampuan untuk menghantarkan panas sambil mempertahankan tingkat kinerja yang baik pada perangkat.
Wafer SiC memiliki celah pita lebar (sekitar 3,3 eV) yang memungkinkan perangkat apa pun yang ditempatkan di dalamnya menghasilkan hasil terbaik pada suhu dan tegangan tinggi.
Wafer Karbida Silikon dapat hadir dalam beberapa bentuk, dengan yang utama adalah format 4H-SiC dan 6H-SiC yang digunakan di berbagai sektor, terutama industri elektronika daya. Struktur kisi kristal wafer dilambangkan dengan huruf H, sedangkan urutan susunan atom dalam struktur kristal dilambangkan dengan angka 4 dan 6.
Wafer atau substrat semikonduktor ini, sebagaimana kadang-kadang disebut, sangat baik dalam mentransfer panas dari satu titik ke titik lain, menahan oksidasi, meningkatkan efisiensi, dan juga membuatnya lebih unggul daripada wafer silikon. Mereka memiliki konduktivitas listrik yang tinggi; karenanya, mereka digunakan dalam aplikasi mulai dari kendaraan listrik (EV) hingga chip komputer, kedirgantaraan, laser, LED, penerima optik, dioda Schottky, transistor MOSFET, sel surya, dan sirkuit terpadu.
Dengan diameter standar antara 150 mm dan 200 mm serta kerataan ramping, perangkat wafer SiC cenderung memiliki kecepatan pengalihan yang lebih baik dan lebih cepat, ukuran yang lebih kecil, dan kekebalan yang mengesankan terhadap panas berlebih karena kemampuannya mengelola suhu dan voltase tinggi.
Wafer SiC Doping
Untuk mengendalikan sifat listrik wafer silikon karbida, proses yang disebut doping telah diadopsi dari waktu ke waktu. Proses ini merupakan pengenalan pengotor ke dalam wafer SiC melalui berbagai teknik seperti implantasi ion dan doping imobilitas selama pertumbuhan epitaksial. Berbagai teknik ini, dari waktu ke waktu, semuanya telah ditingkatkan dengan baik, yang mengarah pada aktivasi dan konsentrasi doping yang terkendali. Beberapa dopan ini meliputi Nitrogen yang kaya elektron (tipe-n) dan boron, yang mengendalikan konduktivitas tipe-p.
Jenis-jenis Wafer SiC
Ada dua jenis wafer SiC utama:
-
Wafer SiC yang dipoles
-
Wafer SiC Kristalin Epitaksial
Wafer SiC yang dipoles adalah cakram Karbida Silikon tunggal yang terdiri dari kristal SiC yang sangat murni yang sebagian besar digunakan dalam elektronik berdaya tinggi. Wafer ini tersedia dalam ukuran diameter mulai dari 100 mm hingga 150 mm.
Di sisi lain, tipe wafer SiC kristal epitaksial, yang juga disebut epitaksi tipe-n, terbentuk dari penambahan beberapa kristal silikon karbida ke suatu permukaan. Di sini, ketebalan material dikontrol secara cermat.
Sifat-sifat Wafer Karbida Silikon
Beberapa kualitas unik yang membuat Wafer SiC luar biasa adalah:
1. Pemanfaatan energi yang efisien.
2. Umur panjang dan kemampuan bekerja pada frekuensi tinggi.
3. Kemampuan beroperasi pada suhu hingga 200°C.
4. Kerugian peralihan rendah.
5. Konduktivitas termal tinggi
6. Ekspansi termal lebih rendah.
7. Mobilitas elektron dan lubang yang kuat.
8. Medan listrik tembus tinggi.
9. Ketahanan termal yang mengesankan.
10. Ketahanan yang sangat baik terhadap oksidasi dan kondisi yang keras.
Perbandingan antara Wafer Karbida Silikon Kelas Prime dan Riset
Jika berbicara tentang wafer karbida silikon, biasanya ada dua tingkatan berbeda yang dapat Anda pilih: Wafer Karbida Silikon Tingkat Utama dan Tingkat Riset. Namun, kedua tingkatan tersebut memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Faktor-faktor seperti biaya akuisisi, aplikasinya, dan cacat pada kepadatannya, dapat menjadi pertimbangan penting saat Anda ingin menentukan pilihan.
Wafer Karbida Silikon Kelas Utama
Anda dapat menggunakan jenis wafer ini untuk aplikasi kelas atas yang membutuhkan tingkat kinerja dan keandalan yang sangat tinggi. Wafer karbida silikon bermutu tinggi ini memiliki tingkat kemurnian yang tinggi dan tingkat kepadatan cacat yang sangat rendah sehingga menjadikannya pilihan yang tepat untuk Anda pertimbangkan. Kualitas inilah yang memungkinkannya bekerja dengan sangat baik dalam kondisi apa pun, sehingga menghasilkan sedikit atau tidak ada kesalahan.
Wafer SiC Kelas Utama sangat berguna dalam sektor kedirgantaraan, komputasi kelas atas, teknologi chip komputer, konverter daya energi, dan elektronika daya. Alasannya adalah karena sektor-sektor ini tidak memiliki ruang untuk kegagalan, yang kemudian membuat wafer ini lebih mahal jika dibandingkan dengan varian kelas penelitian lainnya.
Karakteristik - Wafer SiC Kelas Utama:
1. Wafer SiC kelas utama biasanya memiliki area yang dapat digunakan sekitar 90%.
2. Mereka juga memiliki tingkat cacat yang sangat rendah.
3. Wafer ini memiliki kerapatan mikropipa 5/cm².
4. Mereka menunjukkan resistivitas seragam sekitar 90%.
5. Wafer SiC Kelas Utama memiliki nilai terbaik dalam hal ketebalan keseluruhan, lengkungan, dan lengkungan, menjadikannya semikonduktor yang efisien dan stabil.
Wafer Karbida Silikon Kelas Penelitian
Jenis wafer ini memberikan keseimbangan antara kualitas dan biaya. Jika Anda ingin mengembangkan, menciptakan ide dan inovasi baru, atau mungkin ingin bereksperimen pada proyek semikonduktor, maka wafer SiC kelas riset adalah pilihan Anda. Wafer ini tidak memberikan presisi sebanyak wafer SiC kelas prima karena memiliki kerapatan cacat yang lebih tinggi dan variabilitas yang lebih tinggi.
Meskipun wafer ini masih dapat menawarkan sejumlah operasi berstandar tinggi yang wajar, wafer ini dibuat khusus agar hemat biaya dan cocok untuk eksperimen dan proyek yang tidak terlalu kritis seperti pekerjaan akademis dan penelitian.
Karakteristik - Wafer Karbida Silikon Kelas Penelitian:
1. Wafer ini memiliki area yang dapat digunakan sekitar 80%.
2. Mereka juga memiliki kepadatan cacat yang lebih tinggi, dan kepadatan mikropipa 10/cm²
3. Resistivitas seragamnya sekitar 80%.
5. Memiliki ketebalan, nilai busur, dan lengkungan yang lebih baik tetapi tidak optimal.
Anda telah melihat dengan jelas bahwa ketika harus memilih wafer SiC Prime atau Research Grade, pilihan terbaik bagi Anda didasarkan pada tujuan penggunaan wafer tersebut. Misalnya, jika Anda adalah mahasiswa yang sedang melakukan penelitian untuk semikonduktor baru, maka wafer SiC research grade bisa menjadi pilihan terbaik bagi Anda, tetapi akan berbeda jika Anda adalah produsen yang ingin memproduksi aplikasi kelas atas dengan peluang kesalahan yang sangat kecil.
Berbagai Cara Wafer SiC Dapat Diterapkan
Ada beberapa bidang yang dapat Anda gunakan untuk menerapkan wafer SiC, bidang ini termasuk dalam perangkat daya seperti dioda Schottky, transistor MOSFET. Anda juga dapat menerapkannya dalam optoelektronik, chip komputer, infrastruktur nirkabel, dan operasi kedirgantaraan dan militer, seperti sistem komunikasi satelit dan sistem radar, sistem energi terbarukan yang terdiri dari inverter sistem surya, konverter turbin angin, proyek hidroelektrik, dll.
Tren Internasional dan Nilai Pasar Wafer Sic Saat Ini
Jika Anda mencermati nilai pasar terkini dan tren global wafer SiC, Anda akan melihat bahwa aplikasi wafer SiC tengah naik daun. Sejak 5G ditemukan dan mulai diadopsi secara besar-besaran di seluruh dunia, permintaan wafer SiC telah meroket.
Pada tahun 2021, nilai pasar wafer SiC naik menjadi sekitar $367,8 juta, dan sekarang memiliki Laju Pertumbuhan Tahunan Saat Ini (CAGR) sebesar 19,1%. Meskipun terjadi penurunan sebesar 12,1% pada tahun 2020 karena pandemi global COVID-19, analis pasar memproyeksikan nilainya akan melampaui $1,4 miliar pada tahun 2029. Yang menarik, Amerika Utara telah menjadi kontributor utama bagi pasar wafer silikon karbida, sementara Shin-Etsu Chemical tetap menjadi pemasok wafer SiC terbesar di dunia.
Namun, di sini di Keramik GGS, kami menyediakan perpaduan hebat wafer SiC berkualitas tinggi dan terjangkau untuk memenuhi kebutuhan semikonduktor Anda.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Mengapa semikonduktor digunakan dalam chip?
Semikonduktor digunakan dalam chip karena kemampuannya untuk mengendalikan aliran arus listrik dalam sistem dengan baik tanpa mengganggu fungsi sistem secara umum.
Apa yang membedakan wafer silikon dari wafer silikon karbida?
Wafer silikon karbida memiliki celah pita yang sepuluh kali lebih besar dari wafer silikon. Ini berarti wafer ini dapat menahan suhu, tegangan, dan konduktivitas termal yang lebih tinggi daripada wafer silikon.
Mengapa Wafer Semikonduktor Umum Digunakan dalam Elektronik?
Wafer semikonduktor umumnya digunakan dalam bidang elektronik karena memiliki kemampuan bawaan untuk mengalirkan aliran listrik dan juga mengendalikannya secara efektif, sehingga memudahkannya untuk berfungsi sebagai sistem kontrol aliran arus listrik antar komponen dalam perangkat listrik. Atribut khusus ini juga menunjukkan mengapa wafer semikonduktor masih digunakan dalam produksi chip komputer dan sirkuit terpadu.
Kesimpulan
Meskipun masih menghasilkan kinerja tinggi dengan biaya rendah, Wafer Karbida Silikon tidak diragukan lagi telah menjadi katalis utama dalam pertumbuhan industri semikonduktor di seluruh dunia. Dari berbagai aplikasinya dalam elektronika daya hingga kedirgantaraan dan beberapa inovasi luar biasa lainnya, Wafer Karbida Silikon pasti akan segera memecahkan rekor dan mencetak rekor baru.