研究人员打造低成本SiC生产制程
2017-09-28
为了降低SiC的制造成本,美国北卡罗莱纳州立大学的研究人员设计了一种PRESiCE制程,并搭配TI X-Fab实现低成本的SiC功率MOSFET…
碳化矽(SiC),这种宽能隙的开云棋牌官网在线客服元件可用于打造更优质的电晶体,取代当今的矽功率电晶体,并与二极体共同搭配,提供最低温度、最高频率的功率元件。SiC电晶体所产生的热也比矽功率电晶体更低30%,然而,它的成本至今仍然比矽更高5倍。
美国北卡罗莱纳州立大学(North Carolina State University;NCSU)教授Jay Baliga认为,这是因为SiC需要专用的制程技术,而使得价格居高不下,并筑起较高的进入门槛。为了寻找低成本授权的制程以降低这些障碍,Baliga及其研究团队设计了一种“制造SiC电子元件之工程制程”(Process Engineered for Manufacturing SiC Electronic-devices;PRESiCE),并采用德州仪器(Texas Instruments;TI)的X-Fab来实现。
研究人员们将在日前于美国华府举行的2017年碳化矽及相关材料国际会议(International Conference on Silicon Carbide and Related Materials;ICSCRM 2017)发表技术细节。
根据Baliga,PRESTICE并不只是一种开发SiC制程的低成本替代方法,它也比传统的专有制程更有效率。降低授权成本将有助于让更多的业者加入市场竞争,从而提高SiC的产量。反过来说,这也不可避免地会降低SiC的价格,或许还会降低到只比矽的价格多50%。
SiC功率元件除了可作业于较低的温度下,也可以在更高的频率下切换,从而让功率电子产品得以使用较小的电容、电感和其他被动元件,最终使得设计人员能在更小的空间中封装更多元件,而仍使其保持轻量纤薄。Baliga说,PRESiCE制程能实现较高产量,并严格控制产出SiC元件的特性。
为了证明这一概念,研究人员在TI X-Fab中使用PRESiCE,制造出SiC功率MOSFET、ACCUFET与接面阻障萧特基(JBS)整流器,以打造1.2kV的电源。功率MOSFET结构的JBS返驰式整流器可打造功率JBSFET,使其得以较矽基设计的晶片面积更缩小40%,封装数也减半。
美国能源部(DoE)旗下PowerAmerica研究所为这项研究提供资金。除了Jay Baliga他研究人员还包括北卡罗莱纳州立大学的K. Han、J. Harmon、A. Tucker与S. Syed,以及纽约州立大学理工学院(SUNY)的W. Sung。