Компоненты из карбида кремния востребованы не только в аэрокосмической сфере, но и вполне земных областях типа производства электромобилей или различных видов силовой электроники. Китай давно прилагает условия к организации выпуска сырья для таких компонентов на своей территории, и недавно на территории страны начала функционировать первая производственная линия нужного типа, использующая только оборудование китайского происхождения.

Hollow Knight: Silksong — песнь страданий и радостей. Рецензия

Пять причин полюбить HONOR X8c

HUAWEI FreeArc: вероятно, самые удобные TWS-наушники

Пять причин полюбить HONOR Pad V9

Фитнес-браслет HUAWEI Band 10: настоящий металл

Обзор умных часов HUAWEI WATCH 5: часы юбилейные

Пять причин полюбить HONOR Magic7 Pro

Почему ИИ никак не сесть на безматричную диету

Источник изображения: Wolfspeed

Как отмечает TrendForce, в конце сентября профильную производственную линию по изготовлению подложек типоразмера 300 мм на основе карбида кремния запустила в Китае компания Zhejiang Jingsheng Mechanical & Electrical силами своей дочерней структуры SuperSiC. Пилотная линия характеризуется полностью китайскими технологиями и использованием исключительно локализованного оборудования на всех стадиях производства.

Ещё одним важным отличием от аналогов является использование подложек типоразмера 300 мм, которые в условиях массового производства позволяют снизить себестоимость каждой единицы продукции. Сейчас для работы с карбидом кремния обычно используются подложки типоразмера 200 мм, и переход к 300 мм позволяет в два с половиной раза увеличить количество чипов, получаемых с одной подложки. Это позволяет существенно снизить себестоимость каждого чипа.

Даже собственно стоимость обработки одной подложки при переходе на указанный типоразмер снижается на 40 %, а стоимость готового компонента автомобильного класса снижается с $150 до $90 за штуку. Это позволит участникам рынка электромобилей, систем связи 5G и солнечной энергетики сократить затраты на закупку силовой электроники на основе карбида кремния.

Прочие китайские производители также прилагают усилия к освоению выпуска подложек из карбида кремния данного типоразмера. Компания SICC к концу текущего года рассчитывает добиться уровня выхода годной продукции в 65 % на своей экспериментальной линии с пластинами диаметра 300 мм, а также приступить к их массовому производству. В данной сфере сотрудничают Infineon и TanKeBlue, также опираясь на данный типоразмер подложек при изготовлении силовых транзисторов на основе карбида кремния, которые попадут в массовое производство в следующем году.

Если в прошлом году доля китайских производителей компонентов на основе карбида кремния на мировом рынке составляла 24 %, то в текущем она вырастет до 60 %, а уровень локализации оборудования достигнет 80 %. В прошлом году среди компаний лидером на мировом рынке оставалась Wolfspeed с долей 34 %, но китайские SICC и TanKeBlue сокращают разрыв, поскольку каждой из них принадлежало по 17 % мирового рынка.

В прошлом году основным потребителем компонентов из карбида кремния оставался рынок транспортных средств на источниках энергии нового типа, подразумевающих активное использование электричества. На долю этого сегмента приходилось 73,1 % потребления таких компонентов. Центры обработки данных также требуют всё более выносливой силовой электроники в свете роста своего энергопотребления. По некоторым данным, Nvidia при производстве чипов для ускорителей поколения Rubin собирается заменить подложки из простого кремния на аналоги из карбида кремния. Учитывая высокий спрос на продукцию Nvidia такого типа, данный шаг может поднять спрос на соответствующее сырьё.

На волне роста популярности электромобилей многие производители электроники увидели перспективу на рынке силовых полупроводниковых компонентов, некоторые компании даже решили специализироваться на их контрактном производстве. Как показывает пример с японской JS Foundry, подобный расчёт оказался не слишком верным, поскольку основанная менее трёх лет компания уже вынуждена подать на банкротство.

HUAWEI FreeArc: вероятно, самые удобные TWS-наушники

Пять причин полюбить HONOR Magic7 Pro

Обзор умных часов HUAWEI WATCH 5: часы юбилейные

Пять причин полюбить HONOR Pad V9

Почему ИИ никак не сесть на безматричную диету

Пять причин полюбить HONOR X8c

Фитнес-браслет HUAWEI Band 10: настоящий металл

Hollow Knight: Silksong — песнь страданий и радостей. Рецензия

Источник изображения: Wolfspeed

По крайней мере, как отмечает Nikkei Asian Review, в Окружной суд Токио поступило заявление от FS Foundry о защите от требований кредиторов по делу о банкротстве. Сама компания была основана в декабре 2022 года при участии правительственного фонда DBJ. Она намеревалась наладить контрактный выпуск силовой электроники, которая нашла бы применение в оборудовании электростанций, железнодорожного и автомобильного транспорта, а также бытовой электротехнике. Оборотных средств на поддержание операционной деятельности компании хронически не хватало, и после банкротства она вынуждена будет оставить примерно $110 млн долгов.

Как отмечают японские источники, кризис конкретного производителя был усилен экспансией на рынок силовой электроники китайских конкурентов. Численность штата FS Foundry составляет около 550 человек, и только 200 из них будут устроены на работу в другие компании после банкротства нынешнего работодателя. Самое интересное, что банкротство FS Foundry запускается буквально накануне распределения очередной порции субсидий со стороны японских властей, при помощи которых они пытаются оживить национальную полупроводниковую промышленность.

Производственной площадкой FS Foundry являлось предприятие в префектуре Ниигата, которое было построено ещё в 1984 году Sanyo Electric. С 2011 года она принадлежало Onsemi, а в 2022 году было перепродано FS Foundry. Если в 2023 году компания смогла выручить $68 млн, то в прошлом выручка упала до $17,6 млн. Без сотрудничества с той же Onsemi ей с трудом удавалось находить применение своим услугам.

Американская Wolfspeed, которая делала ставку на производство силовой электроники на основе карбида кремния, в прошлом месяце также подала заявление о банкротстве. Впрочем, в данном случае это всего лишь будет означать, что старые долги будут реструктурированы, а кредиторы и партнёры предоставят компании дополнительные $275 млн. Тем не менее, величина долговых обязательств этого производителя выросла до $6,5 млрд, поэтому выйти из кризиса будет непросто даже после реструктуризации.

Целый ряд японских компаний и исследователей приближает коммерческий выход силовой электроники на алмазах. Произойдёт это уже в следующем году и станет широко востребованным к концу текущего десятилетия. По сравнению с кремнием алмазные компоненты могут выдерживать в 50 000 раз большие токи. Это необходимо для электромобилей, электростанций и, в целом, для компактных, надёжных и мощных блоков питания и силовых схем.

HUAWEI FreeArc: вероятно, самые удобные TWS-наушники

Пять причин полюбить HONOR Magic7 Pro

Пять причин полюбить HONOR Pad V9

Пять причин полюбить HONOR X8c

Почему ИИ никак не сесть на безматричную диету

Обзор умных часов HUAWEI WATCH 5: часы юбилейные

Hollow Knight: Silksong — песнь страданий и радостей. Рецензия

Фитнес-браслет HUAWEI Band 10: настоящий металл

Алмазные чипы для роботов, расчищающих радиоактивные руины «Фукусимы». Источник изображения: Ookuma Diamond Device

Если верить японским источникам, японские компании и учёные преуспели в создании алмазных компонентов наиболее впечатляющим образом — представлены технологии, прототипы компонентов и инструменты для их изготовления. В последние годы мы только стали привыкать к силовой электронике на карбиде кремния (SiC) и нитриде галлия (GaN), а алмазы уже обещают их затмить в ряде областей. Так, согласно метрике BFOM (Baliga's Figure of Merit) алмазные силовые элементы на порядок лучше, чем элементы на нитриде галлия и в 80 раз лучше, чем карбид кремния.

Но не всё так просто. Известный своей твёрдостью алмаз невозможно полировать обычными средствами, если речь идёт о пластинах для выращивания чипов и транзисторов, а ведь это стандартная и необходимая процедура для литографического производства компонентов. Собственно, вырастить достаточно большую пластину из алмаза — это тоже непросто. Лишь недавно японская компания Orbray смогла превысить размер пластин в 1 дюйм (2,54 см) и приступила к выпуску 2-дюймовых пластин (5 см), обещая вскоре разработать технологию выпуска 4-дюймовых алмазных подложек (10 см).

С полировкой алмазных подложек обещает помочь японская компания JTEC. Она владеет уникальной технологией полировки поверхностей материалов высокой твердости с использованием плазмы. Ранее JTEC показала способность полировать плазмой монокристаллические алмазные подложки без нанесения повреждений и получила заказы на разработку соответствующего оборудования.

С выращиванием монокристаллических алмазных подложек может помочь компания EDP, которая единственная в Японии производит и продает затравки, из которых изготавливаются синтетические бриллианты для ювелирных изделий. Крупнейшие в мире синтетические монокристаллы также производятся в этой стране, хотя лидируют в этой сфере Китай и Индия. Кстати, единых нормативных требований к синтетическим алмазам нет, что некоторым образом затруднит развитие «алмазной» электроники. Но тут слово и дело за JEDEC или другим органом стандартизации.

По утверждению источника, первую в мире силовую схему, использующую алмазные полупроводники, разработала в 2023 году команда японского университета Сага (Saga University). В декабре 2023 года токийский стартап Power Diamond Systems представил алмазный компонент, способный выдерживать самую большую силу тока в 6,8 А. Компания планирует начать поставки образцов в течение нескольких лет. С практической стороны можно отметить компанию Ookuma Diamond Device, которая строит в префектуре Фукусима завод для выпуска силовых элементов для роботов, устойчивых к радиации, предназначенных для очистки развалин печально известной АЭС «Фукусима».

Устойчивость к радиации и способность выдерживать запредельные для обычных чипов температуры — это гарантия для работы в космосе и авиации, куда алмазы также устремлены, как и вся будущая алмазная электроника.