シリコンカーバイドパワーデバイス産業

パワー半導体（電子電子デバイスとも呼ばれます）は、電子デバイスの電力変換と回路制御のためのコアコンポーネントです。それらは、正確な電圧と周波数の調節、ならびに効率的なACおよびDC変換を可能にします。これらのデバイスは、整流、反転、パワー増幅、電源スイッチング、回路保護などの機能を通じて、エネルギーの流れを効果的に調節し、システムの安定性を確保し、電子電子機器の「心臓」として知られています。

使用される材料に基づいて、パワー半導体は、従来のシリコンベースの半導体とワイドバンドギャップ半導体の2つのカテゴリに分けることができます。前者には、シリコン（SI）などの元素で構成される半導体が含まれ、後者には炭化シリコンや窒化ガリウムなどの化合物が含まれています。

従来のシリコンベースの半導体デバイスは、固有の物理的特性によって制限されており、人工知能コンピューティングパワーとデータセンター、スマートグリッド、エネルギー貯蔵システムなどの新興アプリケーションの高性能要件を満たすことは困難です。対照的に、炭化シリコンと窒化ガリウムに代表されるワイドバンドギャップ半導体は、材料レベルとデバイスレベルの両方で大きな性能の利点を示しています。その中で、シリコン炭化物の電力半導体デバイスは、優れた分解電圧、熱伝導率、電子飽和度、および放射抵抗で際立っています。窒化ガリウムと比較して、炭化シリコンは中程度および高電圧アプリケーションで幅広い範囲の適用性を備えており、600Vを超えるアプリケーション市場で優勢な位置を占め、市場規模が大きくなります。近年、シリコンカーバイドパワー半導体デバイスは多くの業界で広く使用されており、パワー半導体業界の継続的な変換において重要な役割を果たすことが期待されています。

炭化シリコンは現在、結晶成長技術とデバイス製造の点で最も成熟したワイドバンドギャップ半導体材料です。炭化シリコンパワー半導体デバイスの生産プロセスには、次の手順が含まれます。まず、炭化シリコンパウダーが栽培され、切断され、挽かれ、磨かれ、炭化シリコン基板、そして、単結晶エピタキシャル材料が基板上で成長します。チップは、一連の複雑なプロセス（フォトリソグラフィ、クリーニング、エッチング、堆積、薄化、包装、テストを含む）を受けて、最終的に炭化シリコンパワー半導体デバイスを形成します。

業界チェーンの上流セグメントには、炭化シリコン基板と炭化シリコンエピタキシャルチップの調製が含まれます。業界チェーンの重要な材料として、炭化シリコンのエピタキシャルチップの品質が重要であり、エピタキシャル層の製造の価値は、炭化シリコン炭化物パワーデバイスバリューチェーンの約25％を占めています。従来のシリコンベースの電源半導体デバイスとは異なり、炭化シリコンパワー半導体デバイスは、シリコン炭化物基板上で直接製造できません。代わりに、高品質のエピタキシャル層を基質に堆積させる必要があります。高品質の炭化シリコンエピタキシャルチップの製造に対する技術的な障壁が高いため、供給は比較的限られています。シリコンカーバイドパワー半導体デバイスの世界的な需要が成長し続けるにつれて、高品質のエピタキシャルチップは、業界チェーンでますます重要な役割を果たします。

ミッドストリームセグメントには、シリコン炭化物電源半導体デバイスの設計、製造、包装、テストが含まれます。炭化シリコンパワー半導体デバイスメーカーは、炭化シリコンエピタキシャルチップを基本材料として使用し、複雑な製造プロセスを通じて炭化シリコン半導体デバイスを製造しています。デバイスメーカーは通常、IDM、デバイス設計会社、ウェーハファウンドリーの3つのタイプに分かれています。 IDMは、シリコン炭化物のパワー半導体およびその他の産業チェーンの設計、製造、包装、およびテストを統合します。デバイス設計会社は、シリコンカーバイドパワー半導体の設計と販売のみを担当しますが、ウェーハファウンドリーは製造、包装、テストのみを担当しています。

ダウンストリーム部門には、電気自動車、充電インフラストラクチャ、再生可能エネルギー、エネルギー貯蔵システム、ホームアプライアンス、人工知能コンピューティングパワーおよびデータセンター、スマートグリッド、EVTOLなどの新興産業などのアプリケーションが含まれます。

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