Kísilkarbíðdeiglur knýja næstu kynslóð hálfleiðara kristallavöxt

1. Inngangur

Fyrir aðeins sólarhring tilkynnti risinn Wolfspeed um mikla stækkun á sílikonframleiðslu sinni. karbít framleiðslustöð fyrir skífur í Norður-Karólínu, þar sem vitnað er í aukna eftirspurn eftir hálfleiðurum fyrir rafknúin ökutæki um allan heim. Í hjarta þessarar stækkunar liggur sýnilega lítill en tæknilega mikilvægur þáttur: kísilkarbíðdeiglan. Þó að flestir tengi kísilkarbíð við slípiefni eða brynjur, þá er notkun þess í vöxt hágæða kristalla að umbreyta framboðskeðju hálfleiðara - og það er að gerast núna.

Í þessari grein munum við kafa djúpt í hvernig kísilkarbíð Deiglur gera kleift að framleiða afarhreina kísilkristalla fyrir næstu kynslóð rafmagnstækja, hvers vegna þeir eru ákjósanlegir fram yfir valkosti eins og bórkarbíð eða kísilnítríð og hvernig þessi sérhæfða notkun knýr hljóðlega byltingu rafbíla.

2. Af hverju kristallavöxtur krefst öfgafullra efna

Ræktun á kísilkristallum í hálfleiðaraflokki — sérstaklega fyrir kísilkarbíð (SiC) skífur sjálfar — krefst hitastigs sem fer yfir 2,000°C í efnafræðilega árásargjarnu, súrefnislausu umhverfi. Hefðbundnar grafít- eða áloxíðdeiglur brotna niður of hratt eða menga bráðna efnið. Það er þar sem kísillinn... karbítdeigla skín.

Silicon Karbíð býður upp á einstaka varmaleiðni, vélrænan styrk við hátt hitastig og efnafræðilega óvirkni. Deiglur úr hreinu hvarfbundnu kísilkarbíði (RBSiC) þola endurteknar hitahringrásir án þess að springa eða leka út óhreinindum - sem er mikilvægt til að viðhalda rafeindaeiginleikum kristalsins.

3. Kísilkarbíð samanborið við aðra valkosti í háhita-deiglum

3.1. Bórkarbíð vs. kísillkarbíð

Þó að bórkarbíð sé harðara og notað í brynjur, þá er það mun dýrara og minna varmaleiðandi en kísillkarbíð. deiglu Í ýmsum forritum getur bórkarbíð hvarfast við bráðið sílikon og myndað óæskileg efni. Kísillkarbíð helst efnafræðilega stöðugt, sem gerir það að kjörnum kosti fyrir hreinleikanæmar ferla.

3.2. Kísilnítríðdeiglur: Keppandi í sessi

Kísilnítríð keramikdeiglur — oft fengnar úr sérhæfðum verksmiðjum sem framleiða kísilnítríðdeiglur — eru framúrskarandi hvað varðar hitaáfallsþol. Hins vegar eru þær brothættari og dýrari í framleiðslu í stórum stíl. Fyrir kristallavöxt með stórum þvermál (algengt í inverterflögum fyrir rafbíla) bjóða kísilkarbíðdeiglur upp á betri endingu og hagkvæmni.

4. Raunveruleg notkun: Ræktun 6 tommu og 8 tommu SiC-stöngla

Nútíma SiC-skífuframleiðsla notar PVT-aðferðina (e. Physical Vapour Transport), þar sem kísilkarbíðduft sublimerar í lokuðum deiglu og endurkristallast á frækristalli. Deiglan verður að viðhalda byggingarheild en standast rof frá kísilgufu.

Hér eru RBSiC kísilkarbíðflísar oft fræstar í sérsniðnar deigluform. Nærri fullkomið form þeirra dregur úr sóun og tryggir einsleita hitauppstreymi - lykilatriði til að lágmarka kristalsgalla. Jafnvel íhlutir eins og kísilkarbíðhringir og kísilkarbíð keramik súlur eru notaðir sem innri festingar til að stýra gufuflæði.

5. Handan við deigluna: Að styðja við háhitainnviði

Allt vistkerfi ofnsins byggir á traustleika kísillkarbíðs. Hitaeiningar úr kísillkarbíði vernda skynjara gegn ætandi andrúmslofti. Keramikrör úr kísillkarbíði sem notuð eru í ofnum virka sem einangrunarfóður. Jafnvel brennarastútar úr kísillkarbíði og múrsteinar úr kísillkarbíði klæða hitunarhólfin.

Á sama tíma má nota porous keramikrör úr kísilkarbíði í gassíunarkerfum til að viðhalda afar hreinu argon- eða köfnunarefnislofti - enn eitt lag af mengunarvörn.

6. Misskilningur: Ekki er allt kísillkarbíð ætlað fyrir borðbúnað

Fljótleg leit á netinu leiðir í ljós fjölda neytendavara merktar „bökunarform úr kísilkarbíði úr keramik“, „matardiskar úr kísilkarbíði úr keramik“ eða „skálar úr kísilkarbíði úr keramik“. Þó að kísilkarbíði sé vissulega notað í sumum hágæða eldhúsáhöldum til að halda hita, þá eru þessir hlutir frábrugðnir þeim afar hreinu, sintruðu gerðum sem notaðar eru í framleiðslu hálfleiðara.

Iðnaðardeiglur úr kísilkarbíði innihalda lágmarksaukefni og gangast undir strangar hreinleikaprófanir - ólíkt skreytingarhlutum eins og bláhvítum postulínsdiskum úr kísilkarbíði eða jólakeramíkdiskum úr kísilkarbíði. Að rugla þessu tvennu saman gæti leitt til alvarlegra bilana í kristallavexti.

7. Framtíðarhorfur og markaðsbreytingar

Þar sem markaðurinn fyrir hágæða kísilnítríðduft er að vaxa samhliða notkun SiC, þróast efnisvísindin hratt. Samt sem áður, fyrir stórfellda, hagkvæma kristallavöxt, eru kísilkarbíðdeiglur enn óviðjafnanlegar. Nýjungar í framleiðslu á RBSiC og endurvinnslu notaðra deigla lækka enn frekar kostnað.

Þar sem bílaframleiðendur eins og Tesla og BYD tvöfalda notkun SiC-byggðra invertera fyrir lengri drægni og hraðari hleðslu, mun eftirspurn eftir áreiðanlegum kísilkarbíðdeiglum aðeins aukast.

8. Niðurstaða

Frá sílikonkarbíð keramikrörum til sérsmíðaðra deigla, þetta háþróaða keramik er ósunginn hetja endurreisnar hálfleiðara. Einstök blanda þess af varma-, efna- og vélrænum eiginleikum gerir það ómissandi í framleiðslu á örgjörvunum sem knýja rafmagn framtíð okkar - og sannar að stundum byrja umbreytandi tækni í deiglu.

Vefsíða okkar, stofnuð 17. október 2012, er hátæknifyrirtæki sem sérhæfir sig í rannsóknum og þróun, framleiðslu, vinnslu, sölu og tæknilegri þjónustu á keramikefnum eins og sílikoni. Vörur okkar eru meðal annars bórkarbíð keramikvörur, bórnítríð keramikvörur, kísillkarbíð keramikvörur, kísillnítríð keramikvörur, sirkondíoxíð keramikvörur o.s.frv. Ef þú hefur áhuga, vinsamlegast hafðu samband við okkur.