반도체 산업에서 실리콘 카바이드(SIC)는 어떤 역할을 합니까?
블랙 실리콘 카바이드(SiC)
3세대 반도체의 핵심 소재인 실리콘 카바이드(SiC)가 반도체 산업에서 차지하는 핵심 역할은 다음과 같이 요약할 수 있습니다.
1. 소재 성능 혁신
넓은 밴드갭 특성
밴드갭 폭은 3.3eV(실리콘의 경우 1.1eV)이고, 파괴 전기장 강도는 실리콘의 10배로 고전압 시나리오(신에너지 자동차 전기 구동 시스템 등)에 적합합니다.
높은 열전도도
열전도도는 4.9W/cm·K(실리콘의 경우 1.5W/cm·K)로 방열 효율이 3배 증가하여 소자의 작동 온도를 낮추고 성능을 향상시킵니다.
신뢰할 수 있음.
고주파 및 고속 특성
전자포화 드리프트 속도는 2×10⁷cm/s(실리콘의 두 배)에 달하고, 스위칭 속도는 실리콘 소자보다 100배 빠르며, 에너지 손실은 50~70% 감소합니다.
이는 고주파 응용 분야에 적합합니다.
2. 핵심 응용 분야
전력 장치
신에너지 자동차 : 모터 컨트롤러, 온보드 충전기(OBC), DC/DC 컨버터 등에 사용되어 주행 범위와 충전 효율성을 개선합니다.
태양광/에너지 저장 : 인버터 효율성을 최적화하고 에너지 손실을 줄입니다.
철도 운송/스마트 그리드 : 전력 시스템 안정성을 개선하고 고전압 전력 전송을 지원합니다.
RF 장치: 높은 방사선 저항성과 열 전도성을 활용하여 5G 통신 기지국, 레이더와 같은 고주파 시나리오에 적용됩니다.
기타 반도체 소자
LED 기판 : 고휘도 LED 칩 제조에 사용됨.
센서 및 초전도 장치: 고온 내구성과 화학적 안정성이 뛰어나 극한 환경(항공우주 등)에 적합합니다.
3. 산업 업그레이드 및 홍보
기존 실리콘 소재 대체
1200V 이상의 고전압 분야에서 실리콘 기반 소자를 점진적으로 대체하여 부피를 1/10로 줄이고 경량화를 달성합니다.
산업 사슬의 기술적 혁신
단결정 기판 준비: PVT 및 액상 방법을 통해 결정 품질을 개선하고 결함 밀도를 줄입니다.
정밀 가공 : 세라믹 조각 및 밀링 머신과 다이아몬드 공구를 결합하여 나노 수준의 가공 정확도를 달성하여 복잡한 구조물의 성형을 보장합니다.
4. 새로운 시나리오의 확장
데이터 센터와 AI
전력 변환 효율을 높이고, 데이터 처리 시간을 단축하며, AI 컴퓨팅 전력 요구 사항을 지원합니다.
가전제품
AR/VR 기기의 크기를 줄이고 배터리 수명을 향상시킵니다.
탄화규소는 고유한 특성을 바탕으로 반도체 산업을 고효율, 고주파, 고온 및 고압 환경으로 업그레이드하는 데 기여하고 있으며, 전력 전자, 통신, 신에너지 및 기타 분야의 기술적 초석이 되고 있습니다.