600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Завод по производству подложек из SiC в Италии

Технологии силовой преобразовательной техники

Электрификация транспортных средств становится все более популярной во всем мире в результате потребительского спроса, требований правительства и экологических соображений. Широкополосный полупроводниковый карбид кремния (SiC), который повышает плотность мощности подсистемы силовой электроники при одновременном уменьшении ее общего размера, веса и стоимости, стал технологическим ускорителем для электромобилей. Потребности в дополнительном грузе и пассажирах в электромобилях должны удовлетворяться при сохранении габаритов транспортного средства. Из-за этого рынок работает над тем, чтобы сделать оборудование для преобразования энергии на основе SiC меньше и легче.

Чтобы удовлетворить растущий спрос клиентов ST на устройства SiC для автомобильной и промышленной промышленности, поскольку они продвигаются к электрификации и стремятся к повышению эффективности, STMicroelectronics построит интегрированное предприятие по производству подложек SiC в Италии. Начиная с 2023 года, производство позволит сбалансировать поставки субстрата SiC между внутренними и внешними источниками.

Завод по производству подложек из SiC станет первым в своем роде в Европе для производства эпитаксиальных подложек из SiC толщиной 150 мм в объеме, объединяющем все этапы производственного процесса. Он будет построен на площадке ST в Катании в Италии рядом с уже существующим заводом по производству устройств SiC.

Объект SiC в Катании

“ST построит новое интегрированное предприятие по производству подложек из карбида кремния и эпитаксии в Катании для поддержки предстоящих крупномасштабных программ автомобильных и промышленных заказчиков ST, поскольку они переходят на электрификацию и стремятся к более эффективной эксплуатации оборудования”, — сказал Джанфранко Ди Марко, руководитель отдела маркетинговых коммуникаций подразделения силовых транзисторов.Группа в STMicroelectronics. “Это будет первый в своем роде завод в Европе по производству эпитаксиальных подложек SiC толщиной 150 мм, объединяющий все этапы производственного процесса. Он будет размещен рядом с существующим 6-дюймовым SiC fab в одном из самых известных в мире центров передового опыта в области силовых полупроводников. ST намерена также разработать 200-миллиметровые пластины в ближайшем будущем. Объект еще больше укрепит специализированную экосистему силовых полупроводников в Италии, от исследований и разработок до проектирования и производства, опираясь на давние связи с университетами, исследовательскими институтами, такими как CNR [Национальный исследовательский совет Италии] и поставщиками, одной из крупнейших европейских экосистем силовых полупроводников и европейскими автомобильными и промышленными цепочками поставок..”

SiC для следующей электрификации

Производители автомобилей объявили о планах инвестировать более 300 миллиардов долларов в электромобили в течение следующих пяти-10 лет. Новые модели автомобилей имеют разный уровень электрификации, начиная от электромобилей с мягким гибридом, полногибридных электромобилей и подключаемых гибридных электромобилей до электромобилей с нулевым уровнем выбросов и электромобилей на топливных элементах.

Чтобы каждый автомобиль на дороге был электрическим, электромобили с большим запасом хода должны быть не только нормой, но и аккумуляторы должны быть более доступными и быстрее заряжаться. Поскольку кремний достигает своих теоретических пределов, промышленность переходит на SIC для силовой электроники из-за его более широкой запрещенной зоны, более высокого пробивного электрического поля и более высокой теплопроводности. МОП-транзисторы на основе SiC действительно обеспечивают меньшие потери, более высокие частоты переключения и более высокую плотность мощности, чем кремниевые компоненты.

Эта инициатива значительно продвинула план вертикальной интеграции для бизнеса SiC ST. Правительство Италии предоставит финансовую помощь для инвестиций в размере 730 миллионов евро в течение пяти лет в рамках Национального плана восстановления и жизнестойкости, и при полном внедрении это приведет к созданию 700 дополнительных прямых рабочих мест.

ST необходимо достичь целевого показателя продаж в размере более 20 миллиардов долларов, и поэтому ей необходимо выровнять свои производственные процессы, увеличив производственные мощности. Центр Катании предлагает весь богатый опыт работы с итальянскими университетами и поставщиками. Новый завод увеличит поставки субстратов, подталкивая промышленность к электрификации.

Эти инвестиции укрепят роль Катании как глобального центра компетенций в области технологий SiC и обеспечат дальнейшие возможности роста благодаря созданной экосистеме в области силовой электроники, включая долгосрочное успешное сотрудничество между ST и различными заинтересованными сторонами (Университет, CNR — Итальянский национальный исследовательский совет — компании, занимающиеся оборудованием и производство продукции и большая сеть поставщиков).

Пластина SiC

SiC обладает прочной физической связью, что способствует его высокой механической, химической и термической стабильности. Однако приготовление SiC-вафель — сложная процедура. Не каждая пластина подходит для конечных продуктов, таких как диоды и МОП-транзисторы.

Производство пластин и устройств из SiC сопряжено с рядом трудностей. ST утверждает, что некоторые трудности, с которыми столкнулась промышленность при производстве кремниевых пластин большего размера, все еще существуют сегодня, включая отсутствие поставщиков, чистоту и плотность дефектов сырья, а также сам производственный процесс.

Поэтому, несмотря на то, что промышленность прилагает большие усилия для достижения диаметра пластин 200 мм, большое внимание уделяется совершенствованию и оптимизации технологии для пластин 150 мм.

С одной стороны, увеличение размера пластины дает преимущество в резком снижении удельной стоимости компонентов. С другой стороны, это ставит сложные задачи, связанные с устранением дефектов и повышением надежности поставляемого полупроводника. Основными дефектами, которые могут возникнуть при изготовлении подложек из SiC, являются дефекты укладки кристаллов, микропроволоки, ямки, царапины, пятна и поверхностные частицы.

Карбид кремния

Проблемы, возникающие на рынке, в основном касаются спроса на энергетические решения, подходящие для удовлетворения растущего спроса на системы электрификации транспортных средств и зарядки аккумуляторов. Автомобильная промышленность, безусловно, является одним из секторов, в котором сосредоточены основные усилия производителей электроники.Для создания ЭВМ следующего поколения потребуются технологии, отвечающие строгим требованиям высокой эффективности, надежности, устранения дефектов и снижения затрат.

Доказано, что инверторы SiC являются важнейшим компонентом решения этих проблем. Инвертор регулирует количество мощности, подаваемой на двигатель, в соответствии с требованиями вождения, в дополнение к преобразованию входного постоянного тока в переменный ток. Важность инвертора возрастает, когда автомобильные электрические шины постепенно переходят с 400 В на 800 В. Инвертор на основе SiC может достигать КПД до 99% по сравнению с эффективностью стандартного инвертора от 97% до 98% при передаче энергии от батареи к двигателю.

SiC facility in Catania (Italy).

Silicon Carbide.