코히어런트 실리콘 카바이드를 사용한 전력 전자 장치

탄화규소(SiC)는 매우 넓은 밴드갭을 가진 무기 반도체 소재로, 전기 전도체 또는 절연체 역할을 번갈아 수행할 수 있어 기존 실리콘 반도체보다 전기 전도성이 우수하여 전력 전자 장치에 유용합니다.

EAG Laboratories는 SiC 샘플에 대한 대량 및 공간 분해 분석 기술을 수행하는 데 광범위한 전문 지식을 보유하고 있습니다.

고온 전력 전자 장치

전기 자동차(EV)는 일반 실리콘 칩보다 더 높은 온도에서 작동하고 에너지 손실이 적으며 스위칭 속도가 빠른 전력 반도체 소자를 필요로 합니다. SiC와 같은 광대역 갭 재료는 이러한 장점을 제공할 수 있으며 실험실 실험에서 우수한 성능을 보였지만, 이 재료로 집적 회로를 만드는 데는 고유한 어려움이 있을 수 있으며 공급망이 아직 일반 실리콘만큼 개발되지 않았을 수 있습니다.

코히어런트의 팀은 SiC 비용을 절감하고 생산 일정을 단축하여 제조업체가 소비자의 성능 요구를 충족하면서 전기차의 효율성을 높일 수 있도록 노력하고 있습니다.

코히어런트의 펜실베이니아주 색슨버그 공장에서는 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기술을 사용하여 최대 직경 200mm의 고성능 SiC 에피택셜 웨이퍼를 제조합니다. 이 웨이퍼는 MOSFET 및 IGBT와 같은 다양한 전력 전자 장치와 GaN-on-SiC RF 전력 증폭기 및 기타 마이크로파 장치를 제조하는 데 사용할 수 있습니다.

코히어런트의 SOI 공정은 SiC 층의 성장을 더 잘 제어할 수 있어 수율과 디바이스 성능을 향상시킵니다. 코히어런트는 중요한 결함을 식별하고 수율을 높이는 데 유용한 도구인 레이저 제거 유도 결합 플라즈마-광 방출 분광법(LA-ICP-OES)과 주사 전자 현미경-에너지 분산 분광법(SEM-EDS)을 포함한 포괄적인 특성화 기능을 제공합니다.

고주파 RF 전력 증폭기

전 세계적으로 5G 네트워크가 급속히 확장됨에 따라 무선 데이터 신호 전송을 강화하기 위한 RF 전력 증폭기에 대한 수요가 기하급수적으로 증가하고 있습니다. 코히어런트는 확장 가능한 기술 플랫폼에서 이러한 새로운 고주파수 대역에서 효과적으로 작동할 수 있는 실리콘 카바이드 웨이퍼를 제공하고 있습니다.

이 회사의 SiC 기판은 열 발생을 줄여 냉각 시스템 크기를 줄여 에너지 비용을 절감하고 냉각 시스템 공간 요구 사항을 줄임으로써 전력 전자 장치를 보다 효율적으로 작동하도록 도와줍니다.

SiC 반도체는 순수 실리콘 칩보다 더 높은 주파수에서 작동할 수 있어 전기 자동차의 속도와 주행 거리를 늘릴 수 있습니다. 또한 SiC 반도체는 더 높은 온도를 견디면서 폐열을 덜 발생시키므로 연비가 더 좋은 더 효율적인 차량에 동력을 공급할 수 있습니다.

코히어런트는 일본 기업인 덴소 및 미쓰비시 전기와의 공동 투자를 통해 200mm 실리콘 카바이드 기판과 에피택셜 웨이퍼의 생산을 늘리고 일본 기업의 150mm 및 200mm SiC 요구 사항을 충족하기 위한 장기 공급 계약을 구축할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. 또한, 이번 계약으로 자동차 부품 및 전자 제품 제조에 사용되는 칩을 만드는 데 사용되는 재료를 이미 공급하고 있는 코히런트는 자동차 시장에서의 입지를 강화할 수 있게 되었으며, 새로운 사업부의 비지배 지분 12.51%에 각각 1억 4천 5백만 달러를 투자하여 총 3억 2천만 달러의 지분을 확보하게 됩니다.

자동차 전자 제품

일관된 실리콘 카바이드로 만든 전력 전자장치는 차량의 에너지 효율과 신뢰성을 높이고 이산화탄소 배출을 줄이며 지속 가능한 사회로의 전환을 앞당길 수 있습니다. 제동 시 발생하는 열 에너지를 전기 에너지로 변환하여 전기차 배터리에 저장할 수 있는 회생 제동 기술과 히터, 팬, 전자 기계와 같은 대형 전기 부하의 제어 및 작동을 가능하게 합니다.

코히어런트는 최대 200mm 직경의 고품질 반절연 SiC 웨이퍼에서 GaN-on-SiC MOSFET과 기타 RF 및 마이크로파 장치를 생산하기 위해 새로운 SiC 사업 자회사로 Silicon Carbide LLC를 설립한다고 발표했습니다. 코히어런트에 따르면, 주요 자동차 공급업체 중 하나인 덴소 오토모티브와 미쓰비시 전기가 모두 상당한 투자를 했습니다.

코히어런트는 이번 투자를 통해 용량 확장 계획을 실현하고 SiC 기반 전력 전자 기기에 대한 증가하는 시장 수요를 충족할 수 있는 안정적이고 확장 가능한 공급을 보장할 것입니다. 코히어런트는 실리콘 칩과 같은 기존 반도체 소재보다 훨씬 저렴한 SiC를 사용함으로써 상당한 비용 절감이 가능할 것으로 예상하고 있습니다. 또한 SiC는 실리콘 칩보다 높은 온도를 견딜 수 있어 제조업체가 냉각 시스템을 축소할 수 있어 제품의 무게와 공간 요구 사항을 줄일 수 있으며, 이는 자동차 회사가 차량 비용을 절감하는 동시에 전기차에 대한 소비자 수용성을 높이기 위해 노력하는 중요한 고려 사항입니다.

에너지 저장

SiC 칩은 스위칭 손실을 낮추고, 전류 손실을 줄이면서 더 높은 온도에서 작동하며, 부품 크기와 비용을 동시에 줄여 에너지 저장 시스템의 효율성과 전력 밀도를 높입니다. 또한 이 기술은 냉각 시스템의 소형화를 촉진하여 시스템 부피와 무게를 더욱 줄일 수 있습니다.

SiC는 자연 자기 공진으로 인해 자기장 감지에 탁월한 소재로, 자기장 감지와 관련된 애플리케이션에 활용될 수 있습니다. 또한 스핀 코히어런시 시간이 기존 반도체보다 10배 더 길어 빠르고 정확한 측정이 가능하므로 SiC는 고속, 소형 저전력 고분해능 자력계에 적합합니다.

SiC의 결함에 대한 연구는 전자 상자성 공명(EPR)과 전기 감지 자기 공명(EDMR)을 사용했으며, 특히 상온에서 긴 스핀 일관성 시간을 나타내는 성장된 CVD 층에 존재하는 탄소 공백에 주목했습니다9.10,35.

칸은 코히어런트 자회사가 학습을 극대화하기 위해 선도적인 시스템 기업과 긴밀히 협력하는 것이 중요하다고 강조합니다. 예를 들어 초기 구매 비용/운영 비용 비율, 주행 거리/충전 시간 균형과 같은 전기차 시장의 요구 사항과 같이 고객과 최종 사용자의 의사 결정 요인을 이해하는 것이 매우 중요하다고 칸은 말합니다.