功率半導(dǎo)體正在進(jìn)入SiC時代，功率半導(dǎo)體清洗難點(diǎn)解析

合明科技發(fā)布時間：2023-08-30 ?? 2555 Tags：功率半導(dǎo)體功率器件碳化硅材料

功率半導(dǎo)體下游應(yīng)用廣泛，基本上涉及到電力系統(tǒng)的地方都會使用功率器件。下游應(yīng)用領(lǐng)域主要可分為幾大部分：消費(fèi)電子、新能源汽車、可再生能源發(fā)電及電網(wǎng)、軌道交通、白色家電、工業(yè)控制，市場規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)健增長態(tài)勢。基于不同應(yīng)用場景所對應(yīng)的功率和頻率，人們選擇使用相應(yīng)的功率器件和基材。

在汽車終端市場需求以及與硅的價(jià)格平價(jià)的推動下，碳化硅產(chǎn)量正在迅速增加。

電動汽車中已使用了數(shù)千個功率半導(dǎo)體模塊，用于車載充電、牽引逆變和直流到直流轉(zhuǎn)換。如今，其中大部分是使用硅基 IGBT 制造的。轉(zhuǎn)向基于碳化硅的 MOSFET 使功率密度加倍，并在更小、更輕的封裝中加快了開關(guān)速度。

電動汽車和充電站對高電壓和在炎熱、惡劣環(huán)境下工作的能力的要求越來越高，但由于這種寬帶隙材料的制造和封裝成本較高，碳化硅(SiC) 需要一段時間才能獲得堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。然而，這種情況正在改變。PowerAmerica 執(zhí)行董事兼首席技術(shù)官 Victor Veliadis 表示，SiC 功率模塊現(xiàn)在的價(jià)格與硅基模塊相當(dāng)，這反過來又促進(jìn)了供應(yīng)合作伙伴關(guān)系和新 SiC 工廠的建設(shè)。

還有很多工作要做。SiC晶圓技術(shù)需要升級。制造這些器件需要 20% 的新工藝工具和 80% 的改進(jìn)工具。我們的目標(biāo)是加快集成和分立功率器件的周轉(zhuǎn)速度，這就是汽車制造商轉(zhuǎn)向直接晶圓廠到模塊協(xié)作的原因。

圖 1：確保供應(yīng)和快速技術(shù)進(jìn)步的收購和合作協(xié)議。

新的晶圓工藝工具包括高溫外延生長（>1,500°C）、熱離子注入、快速熱處理（RTP）和更快的脈沖原子層沉積。用于硬而脆的 SiC 材料的晶圓研磨、CMP、拋光墊和漿料正在發(fā)生重大改進(jìn)。包括剝離劑和清潔化學(xué)品在內(nèi)的新材料可滿足設(shè)備和可持續(xù)性需求。

從封裝端來看，帶有分立元件的高功率印刷電路板正在被集成電路和芯片級封裝（CSP）等集成封裝所取代，以實(shí)現(xiàn)更小、更可靠的高壓操作。這使得電動汽車能夠配備更小、更輕的電池組，這有助于增加行駛里程。雖然今天的重點(diǎn)是 SiC 功率以及將 Si 功率模塊擴(kuò)展到混合動力和電動汽車，但未來的 SiC 模塊將在電動汽車中占據(jù)主導(dǎo)地位。此外，GaN 將在電動汽車、電網(wǎng)電力和智能能源領(lǐng)域找到利基市場。

SiC 和 GaN 功率的市場和技術(shù)

到 2030 年，全球?qū)⑸a(chǎn) 3900 萬輛純電動汽車，相當(dāng)于 2022 年至 2030 年復(fù)合年增長率為 22%。這反過來又推動了功率半導(dǎo)體市場，預(yù)計(jì)該市場將利用到 2030 年，大約 50% 的硅器件、35% 的碳化硅器件和 12% 的氮化鎵器件。在電動汽車中，牽引逆變器將電池組的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，為驅(qū)動前軸和后軸的電機(jī)提供動力。SiC 還可以加速車載和非車載充電，將電網(wǎng)的電力引入電動汽車。

最重要的是，SiC 模塊構(gòu)成了從 400V 電池向 800V 電池轉(zhuǎn)換的基石。當(dāng)車輛充電速度更快、續(xù)航里程充足且每輛車的電池成本低于 10,000 美元時，消費(fèi)者將更快地采用電動汽車。

SiC 模塊正在達(dá)到與硅基電源解決方案價(jià)格相當(dāng)?shù)呐R界點(diǎn)，同時實(shí)現(xiàn)更高效、更緊湊的系統(tǒng)。再加上目前使用的 400V 電池（包含 600V 或 650V 器件）的 800V 電池范圍的擴(kuò)展，正在刺激 1,200V SiC 器件的大批量生產(chǎn)。然而，晶圓晶體缺陷對良率的影響、器件封裝和模塊集成的損失以及汽車制造商和電力系統(tǒng)制造商之間更緊密聯(lián)系等供應(yīng)鏈變化仍在進(jìn)行中。從實(shí)際角度來看，新的碳化硅晶圓和晶圓廠產(chǎn)能需要一段時間才能達(dá)到大批量。

然而，這并沒有影響人們對該技術(shù)的熱情。分析師繼續(xù)上調(diào) SiC 市場預(yù)測。Yole Group 預(yù)計(jì)，到 2027 年，功率半導(dǎo)體市場將達(dá)到63億美元，其中 70% 用于汽車應(yīng)用。僅看 SiC 晶圓產(chǎn)量（從 SiC 晶圓開始），TECHCET 預(yù)測 2022 年至 2027 年復(fù)合年增長率為 14%。

功率半導(dǎo)體器件清洗：

針對各類半導(dǎo)體不同的封裝工藝如功率器件QFN，為保證產(chǎn)品的可靠性，合明科技研發(fā)多款自主知識產(chǎn)權(quán)專利清洗劑，針對不同工藝及應(yīng)用的半導(dǎo)體封裝需要的精密清洗要求，合明科技在水基清洗方面開發(fā)了較為完整的水基系列產(chǎn)品，精細(xì)化對應(yīng)涵蓋從半導(dǎo)體封裝到PCBA組件終端，包括有水基清洗劑和半水基清洗劑，堿性水基清洗劑和中性水基清洗劑等。具體表現(xiàn)在，在同等的清洗力的情況下，合明科技的兼容性較佳，兼容的材料更為廣泛;在同等的兼容性下，合明科技的功率器件QFN清洗劑清洗的錫膏種類更多(測試過的錫膏品種有ALPHA、SMIC、INDIUM、SUPER-FLEX、URA、TONGFANG、JISSYU、HANDA、OFT、WTO等品牌;測試過的焊料合金包括SAC305、SAC307、6337、925等不同成分)，清洗速度更快，離子殘留低、干凈度更好。

合明科技專注電子制程精密清洗20多年經(jīng)驗(yàn)，在水基清洗劑方面頗有心得，包括油墨水基清洗劑，環(huán)保清洗劑，半導(dǎo)體芯片封裝水基清洗劑等數(shù)十款產(chǎn)品，多年來受到無數(shù)客戶的青睞。我們有強(qiáng)大的售前技術(shù)指導(dǎo)和最貼心的服務(wù)，水基清洗，選擇合科技，決不會讓您失望！

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以上便是功率器件的材料的演進(jìn)與功率器件電子芯片清洗介紹介紹，希望可以幫到您！

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