電力電子設備現在正豐富碳化硅 (SiC) 解決方案，以滿足高功率應用所需的設計參數，從而為系統性能和長期可靠性做出重要貢獻。

X-FAB Silicon Foundries通過提供硅級碳化硅服務，繼續促進 SiC 技術的廣泛采用。該公司已將自己定位為業界第一家純 SiC 代工廠，并且現在在其產品中增加了內部 SiC 外延能力。由于 X-FAB 能夠在同一條大批量生產線上運行硅和 SiC，客戶將能夠獲得高質量、大批量、具有成本效益的代工解決方案。

眾所周知，分立功率器件中的串聯電阻是這些器件品質因數的主要貢獻者。在 SiC 中，外延層厚度、襯底厚度和接觸電阻是這些串聯電阻的主要元素。X-FAB 完成的工藝優化確保將歐姆接觸的串聯電阻效應降至最低。由于其內部外延能力，X-FAB 已經能夠控制 SiC 工藝鏈的額外部分——從而縮短交貨時間并讓客戶能夠更快地將產品推向市場。通過一套新的外延工具，可選擇雙層外延實施，該公司將能夠實現更好的外延層均勻性。這將顯著提高器件性能參數并提高整體產量，同時優化外延層的串聯電阻貢獻。最后，X-FAB 發布了基板減薄工藝，以有效地創建與基板的歐姆接觸，同時最大限度地減少基板對串聯電阻的貢獻。

用于功率半導體的 SiC 工藝技術的優勢包括更高的工作電壓、顯著降低的晶體管導通電阻、更低的傳輸和開關損耗、更高的工作溫度、非常高頻的工作以及更低的寄生電容。這些特性對于電源和電動汽車 (EV) 電源轉換器、風力渦輪機和太陽能轉換器的開關電路至關重要。

帶有 SiC 功率器件的系統受益于減小的尺寸和重量，因為它們 SiC 可以在更高的溫度下運行，并且比類似的基于硅的替代方案效率更高。高溫運行提高了可靠性，尤其是在惡劣的工業應用、飛機和機車中。此外，減小尺寸和重量對于便攜式醫療設備和混合動力電動汽車至關重要。通過使用基于 SiC 的技術，功率器件能夠更好地管理電氣負載并支持更高的開關速率。

遷移到 SiC 的最大挑戰是更高的原材料成本和歷史上缺乏批量生產。隨著 X-FAB 的 Lubbock 工廠越來越專注于服務 SiC 市場，該公司已為 SiC 器件出貨量的預期加速做好充分準備。該公司的 SiC 工藝能力使客戶能夠構建高效功率半導體器件，包括高功率 MOSFET、JFET 和結勢壘肖特基 (JBS) 二極管（見圖 1）。其增加的 SiC 生產能力將能夠滿足關鍵應用的批量需求，例如已經概述的應用。

圖 1：6 英寸 SiC 晶圓

“我想說，碳化硅未來的成功與電動汽車的未來密切相關。SiC 和 GaN 之間的戰場真的將在 650 V 市場。但是，今天，我們 Lubbock 工廠生產的設備涵蓋了從 650 V MOSFET 和二極管到 3.3 kV 設備的所有設備，”X-FAB Texas 首席財務官 Ed Pascasio 說。

審核編輯 黃昊宇