Кремний карбиді өндірістік масштабта қалай шығарылады?

Мазмұн мәзірі

● Кремний карбидінің негіздері

● Өндірістік өндірістік әдістер

>> 1. Acheson процесі

>> 2. Физикалық бу көлігі (PVT)

>> 3.. Химиялық будың тұнбасы (CVD)

● Кремний карбидінің жаппай өндірісіндегі заманауи инновациялар

>> AI-технологиялық процесті оңтайландыру

>> Үлкен пештер технологиясы

>> Қайта өңдеу және тұрақтылық

● Жаппай өндірілген кремний карбидінің өтінімдері

● Өнеркәсіптік өндіріске қатысты мәселелер

● Болашақ тенденциялар

● Қорытынды

● Жиі қойылатын сұрақтар

>> 1. Неліктен кремний карбиді электроникадағы кремнийден артықшылыққа ие?

>> 2

>> 3. Әлемдік өндірістің қанша пайызы Acheson процесін қолданады?

>> 4. Кремний карбиді қайта өңдей ала ма?

>> 5. Жартылай өткізгіштерде еңсерудің негізгі тосқауылы қандай?

Кремний карбиді (SIC) экстремалды беріктікті, жылу тұрақтылығын және электр тиімділігін қажет ететін салалар үшін негізделді. Оның жаппай өндірісі жоғары температуралы синтезді, дәл инженерлік және заманауи автоматтандыруды үйлестіретін ондаған жылдар бойы тазартылған озық өндірістік процестерді қолданады. Бұл мақалада әдістемелер, сын-қатерлер және инновациялар бар Силикон Карбид-карбидтік жаппай өндірісі, оның энергетика, қорғаныс және алдыңғы қатарлы өндіріс сияқты секторлардағы маңызды рөлі туралы түсінік береді.

Кремний карбидінің негіздері

Кремний карбиді - бұл ерекше қаттылығы (9,5 MOH), жылу өткізгіштік (120-490 Вт / м / м / м / м / м / м /-Мықты) синтетикалық қосылысы. Табиғи түрде кездесетін моисаниттен айырмашылығы, өнеркәсіптік ӘЖК қатаң тазалыққа және құрылымдық талаптарға сәйкес келеді.

Өндірістік өндірістік әдістер

1. Acheson процесі

1891 жылы Эдвард Актесоннан әзірленген, бұл әдіс ең көп қолданылатын SIC синтезі үшін ең көп қолданылады.

Қадамдар:

1. Шикізатты дайындау: жоғары тазалық кремний құмы (SiO₂) және Petroleum Coke (C) 1: 3 қатынасында араласады.

2. Пеш жиналысы: қоспасы графитпен қапталған электрлік печенцке салынған.

3. Реакция кезеңі: температура 2,500 ° C-тан асады, ал реакциясы:

SiO ₂+ 3C → SIC + 2CO

4

5

Артықшылықтары:

- ауқымды өнім үшін үнемді.

- Абразивті және металлургиялық деңгейдегі SIC үшін қолайлы.

Шектеулер:

- энергияны қажет ететін (бір тонна үшін 12 мВт-қа дейін).

- Темір және алюминий сияқты қалдық қоспалардың арқасында шектеулі тазалық (95-98%).

2. Физикалық бу көлігі (PVT)

PVT электроника үшін бір кристалды SIC вафлидерінің өндірісі басым.

Қадамдар:

1

2

3

Артықшылықтары:

- қуат құралдары үшін 4 сағаттық және 6 сағаттық SIC кристалдарын шығарады.

- допингке мүмкіндік береді (мысалы, N-Type үшін азот, P-tip үшін алюминий).

Қиындықтар:

- баяу өсу қарқыны (0,2-2 мм / сағ).

- кремниймен салыстырғанда жоғары ақаулық тығыздығы.

3.. Химиялық будың тұнбасы (CVD)

CVD-дің депозиттері графит немесе кремний сияқты субстратқа ультра таза.

Қадамдар:

1. Газды енгізу: Silane (Sih₄) және метан (CH₄) вакуумдық камераға беріледі.

2. Термиялық ыдырау: 1200-1600 ° C температурада, субстратта SIC түзуге реакция жасайды:

SIH ₄+ CH ₄→ SIC + 4H₂

3. Қабатты қалыңдықты бақылау: Процесс ұзақтығы қаптаудың қалыңдығын анықтайды (1-100 мкм).

Өтініштер:

- турбиналық пышақтарға арналған қорғаныс жабындары.

- ғарыштық телескоптарға арналған айна субстраттары.

Кремний карбидінің жаппай өндірісіндегі заманауи инновациялар

AI-технологиялық процесті оңтайландыру

- Температураны басқару: Машиналарды оқыту Алгоритмдер Пеш параметрлерін нақты уақытта, энергияны тұтынуды 15% -ға реттейді.

- Ақауны анықтау: компьютерлік көру жүйелері PVT өсуі кезінде кристалды кемшіліктерді анықтайды, кірістілік 30% -ға төмендейді.

Үлкен пештер технологиясы

- Ащы пештерді 10 метрлік ұзындығына дейін масштабтау пакеттің шығарылуын 400% арттырады.

- Автоматтандырылған зарядтау жүйелері еңбек шығындары мен ластану қаупін азайтады.

Қайта өңдеу және тұрақтылық

- Acheson реакторларынан CO шығарындылары түсіп, формаль қышқылына айналады.

- WAFF кесуден SIC тұнбасы отқа төзімді кірпіштен өтеледі.

Жаппай өндірілген кремний карбидінің өтінімдері

Өнеркәсіптік өндіріске қатысты мәселелер

1. Энергия шығындары: SIC өндірістік шығындарының 60% электр энергиясынан алынады.

2

3. Графитпен қамтамасыз ету: жоғары тазалық графиттің 80% -ы Қытайдан келеді, жеткізілім тізбегі бойынша тәуекелдер тудырады.

Болашақ тенденциялар

- 8 дюймдік веглис: 150 мм-ден 200 мм вафидермен ауысу чип шығындарын 35% қысқарта алады.

- сұйық фазалық эпитакси: дамып келе жатқан әдістер 1,800 ° C температурада ақысыз ақысыз.

Қорытынды

Силикон Карбид-картобидтік өндіріс артианалық партия процедураларынан бастап, 200 мм вафлиді абразивті және ақаулы түрде жеткізуге қабілетті жоғары автоматтандырылған жүйелерге айналды. Жаңартылатын энергия және электромобильдер сұранысы ретінде, өндірушілер жыл сайын кристалды өсу техникасын нақтылау, 4,0 технологияны жетілдіруге, 4,0 технологияларды қолданады және шикізатпен қамтамасыз етеді. Жылу, электрлік және механикалық қасиеттердің үйлесімсіз үйлесімімен, SIC сандық есептеулерде кванттық есептеуден гипероникалық авиацияға дейін революциялауға дайын.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Неліктен кремний карбиді электроникадағы кремнийден артықшылыққа ие?

SIC-тің кең диапазоны (3.3 ev vs. 1.1 vs).

2

Әдетте 150 мм-диаметрі 4 сағат сик-бульы әдетте 2 200 ° C-тан 7-10 күн тұрақты өсуді қажет етеді.

3. Әлемдік өндірістің қанша пайызы Acheson процесін қолданады?

Металлургиялық деңгейдегі абразивті және 40% -ы ACHESON пештеріне арқа сүйеңіз.

4. Кремний карбиді қайта өңдей ала ма?

Ия, 90% -ға дейін SIC тегістеу дөңгелектеріне дейін созылған дөңгелектер отқа төзімді материалдарға немесе жол абразиясына қайта өңделеді.

5. Жартылай өткізгіштерде еңсерудің негізгі тосқауылы қандай?

Вафли шығындар кристалдық өсуіне және төмен өнімділікке байланысты кремнийден 5-8 есе жоғары болып қалады, бірақ бағалар жыл сайын 15% төмендейді.