SiC器件設(shè)計
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-11-22
SiC器件設(shè)計的視頻教程
Ansys Lumerical光子集成電路PIC 有源器件的設(shè)計與仿真
Ansys Lumerical 為設(shè)計人員提供高性能光子模擬軟體，提供專門用于光子器件、電路和系統(tǒng)設(shè)計的模擬環(huán)境。針對PIC的應(yīng)用，Lumerical提供包括光子有源器件，無源器件及circuit芯片級的完整解決方案。 本次培訓(xùn)將以PIC有源器件設(shè)計作為范例，針對Multiphysics產(chǎn)品作深入淺出的介紹 - 從演算法到實際范例演示，包括完整軟件的操作、分析及設(shè)計流程。
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SiC器件設(shè)計的實例教程
碳化硅 (SiC) 單極半導(dǎo)體具有廣泛的商業(yè)用途，但它們的操作受到擊穿電壓和漂移層比電阻或比導(dǎo)通電阻之間的權(quán)衡關(guān)系的限制。包括超結(jié)結(jié)構(gòu)，即在漂移層的溝槽中排列 n 和 p 層，或在器件中實現(xiàn)雙極操作，提供了一種克服這種單極限制的方法。雙極操作通過在漂移層中引起電導(dǎo)調(diào)制而導(dǎo)致導(dǎo)通電阻的大幅降低。但雙極操作并非沒有缺點。雙極器件中的傳導(dǎo)和開關(guān)損耗需要仔細平衡。
半導(dǎo)體中的 P 型接觸層通常通過鋁 (Al) 摻雜形成。鋁摻雜可以通過兩種方式實現(xiàn)——外延或離子注入。外延生長涉及在襯底上逐層沉積半導(dǎo)體材料，而離子注入需要用高能帶電粒子轟擊半導(dǎo)體層。但是離子注入會導(dǎo)致在半導(dǎo)體層深處形成缺陷，這可能對電導(dǎo)率調(diào)制產(chǎn)生關(guān)鍵影響。
在最近發(fā)表在 Physica Status Solidi (b ) 上的一項研究中，來自日本的研究人員調(diào)查了由 Al 摻雜形成的 SiC 雙極二極管中缺陷的深度分布。“我們的研究結(jié)果將有助于 SiC 功率器件的優(yōu)化設(shè)計，該器件很快將用于電動汽車、火車等。這些結(jié)果最終將有助于提高車輛和火車牽引系統(tǒng)的性能、尺寸和能耗，”領(lǐng)導(dǎo)這項研究的名古屋工業(yè)大學(xué)副教授 Masashi Kato 博士說。
為了研究缺陷的深度分布，研究小組制造了兩個帶有 Al 摻雜 p 層的 SiC PiN 二極管，一個通過外延生長，另一個通過離子注入。然后，他們使用傳統(tǒng)的“深能級瞬態(tài)光譜”（DLTS）研究了兩個二極管中的缺陷分布，并使用陰極發(fā)光（CL）表征了其特性。他們發(fā)現(xiàn)通過外延生長的 p 型層沉積不會對相鄰的 n 型層造成損壞，但生長表現(xiàn)出輕微的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致形成深能級缺陷。由于電導(dǎo)調(diào)制的影響，該二極管的特定導(dǎo)通電阻也很低。
展開 來源：摩爾芯聞
編譯自miragenews
碳化硅 (SiC) 單極半導(dǎo)體具有廣泛的商業(yè)用途，但它們的操作受到擊穿電壓和漂移層比電阻或比導(dǎo)通電阻之間的權(quán)衡關(guān)系的限制。包括超結(jié)結(jié)構(gòu)，即在漂移層的溝槽中排列 n 和 p 層，或在器件中實現(xiàn)雙極操作，提供了一種克服這種單極限制的方法。雙極操作通過在漂移層中引起電導(dǎo)調(diào)制而導(dǎo)致導(dǎo)通電阻的大幅降低。但雙極操作并非沒有缺點。雙極器件中的傳導(dǎo)和開關(guān)損耗需要仔細平衡。
半導(dǎo)體中的 P 型接觸層通常通過鋁 (Al) 摻雜形成。鋁摻雜可以通過兩種方式實現(xiàn)——外延或離子注入。外延生長涉及在襯底上逐層沉積半導(dǎo)體材料，而離子注入需要用高能帶電粒子轟擊半導(dǎo)體層。但是離子注入會導(dǎo)致在半導(dǎo)體層深處形成缺陷，這可能對電導(dǎo)率調(diào)制產(chǎn)生關(guān)鍵影響。
在最近發(fā)表在 Physica Status Solidi (b ) 上的一項研究中，來自日本的研究人員調(diào)查了由 Al 摻雜形成的 SiC 雙極二極管中缺陷的深度分布。“我們的研究結(jié)果將有助于 SiC 功率器件的優(yōu)化設(shè)計，該器件很快將用于電動汽車、火車等。這些結(jié)果最終將有助于提高車輛和火車牽引系統(tǒng)的性能、尺寸和能耗，”領(lǐng)導(dǎo)這項研究的名古屋工業(yè)大學(xué)副教授 Masashi Kato 博士說。
為了研究缺陷的深度分布，研究小組制造了兩個帶有 Al 摻雜 p 層的 SiC PiN 二極管，一個通過外延生長，另一個通過離子注入。
展開 王俊教授近十年主要從事功率半導(dǎo)體器件及其在電力電子系統(tǒng)中應(yīng)用的研究，研制了世界首個碳化硅ETO晶閘管，在國際高水平刊物和會議上已發(fā)表論文七十余篇，獲2項美國發(fā)明專利和1項日本發(fā)明專利，5項中國專利。主要研究方向包括：1）硅基功率MOSFET和IGBT的研究，碳化硅（SiC）功率器件的研究，3）氮化鎵（GaN）器件的研究，4)電力電子器件的智能驅(qū)動，5）高功率密度變換器的研究。近年來，主持參與了國家自然科學(xué)基金面上項目、國家“863”項目和企業(yè)橫向合作項目等。
來源：寬禁帶半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟
英飛凌將把這項技術(shù)用于碳化硅（SiC）晶圓的切割上，從而讓單片晶圓可出產(chǎn)的芯片數(shù)量翻番。進一步加碼碳化硅市場。
在早些時候，意法半導(dǎo)體CEO在接受半導(dǎo)體行業(yè)觀察等媒體采訪也談到，該公司的碳化硅產(chǎn)品已實現(xiàn)批量出貨，年出貨金額在今年能突破一億美元，市場占有率高達90%；X—Fab也聲稱將擴大晶圓的生產(chǎn)；日本羅姆今年四月也宣布，將在其福岡筑后工廠投建新廠房，擴充碳化硅產(chǎn)能。
多方面的消息證明，碳化硅大戰(zhàn)一觸即發(fā)。
SiC功率器件需求大增
據(jù)Semiconductor Engineering報道，SiC是一種基于硅和碳的復(fù)合半導(dǎo)體材料。在生產(chǎn)流程中，專門的SiC襯底被開發(fā)出來，然后在晶圓廠中進行加工，得到基于SiC的功率半導(dǎo)體。許多基于SiC的功率半導(dǎo)體和競爭技術(shù)都是專用晶體管，它們可以在高電壓下開關(guān)器件的電流。它們用于電力電子領(lǐng)域，可以實現(xiàn)系統(tǒng)中電力的轉(zhuǎn)換和控制。
得益于其垂直架構(gòu)，因此相較于氮化鎵和硅，碳化硅可以承受更高的電壓，能適用于1000V以上的應(yīng)用市場。以硅而言，目前硅基MOSFET多應(yīng)用在1000V以下，約600~900V之間，若是超過1000V，其芯片體積(Chip Size)會變得很大，以及切換損耗、寄生電容都會跟著提升，另外價格也會大漲，因此較不適用于1000V以上的應(yīng)用。而SiC因其寬帶隙技術(shù)脫穎而出。而與傳統(tǒng)硅基器件相比，SiC的擊穿場強更是傳統(tǒng)硅基器件的10倍，導(dǎo)熱系數(shù)是傳統(tǒng)硅基器件的3倍，具有極其強大的優(yōu)勢。
SiC和GaN設(shè)計方式不同，耐壓程度也因而有所差異。
羅姆在接受半導(dǎo)體行業(yè)觀察采訪時也表示，在功率元器件領(lǐng)域中，SiC作為新一代材料備受矚目，與傳統(tǒng)使用的Si相比，SiC元器件實現(xiàn)低導(dǎo)通電阻、高速開關(guān)、高溫工作。
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SiC器件設(shè)計的最新內(nèi)容
本文原刊登于Ansys.com：《Simulation Enables SiC Module Designs at STMicroelectronics》
作者： Christophe Bianchi | Ansys首席技術(shù)專家
編輯整理：張偉偉 | Ansys 高級應(yīng)用工程師
“我們在Mechanical中完成了這一分析，它是一款值得信賴的求解器，對于我們在開發(fā)過程中了解SiC MOSFET
“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應(yīng)用大賽優(yōu)秀作品展示
本屆仿真應(yīng)用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業(yè)最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導(dǎo)體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實踐，充分展現(xiàn)了仿真技術(shù)的無限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎佳作，帶您一同領(lǐng)略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感
Ansys Lumerical作為業(yè)界領(lǐng)先的光子學(xué)解決方案，擁有完善的Component Level及Circuit Level仿真能力。FDTD被譽為微納光子器件仿真的黃金標準；MODE是面向平面光波導(dǎo)類器件開發(fā)的瑞士軍刀；CHARGE求解載流子的漂移擴散方程和泊松方程，能夠精確模擬半導(dǎo)體器件中的電學(xué)特性；HEAT則專注于器件熱效應(yīng)的分析，能夠準確計算電致發(fā)熱或光吸收引起的溫升；INTERCONNECT
<p>隨著高速光通信與集成光子學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，行波馬赫曾德調(diào)制器（Travelling Wave Mach-Zehnder Modulator, TW-MZM）因其高帶寬、低驅(qū)動電壓等優(yōu)勢，成為高速光互連系統(tǒng)的核心器件。</p><p>然而，其設(shè)計涉及光波導(dǎo)模式匹配、微波傳輸線阻抗調(diào)諧等多物理場耦合問題的協(xié)同優(yōu)化，傳統(tǒng)設(shè)計方法存在效率低、迭代周期長、跨域協(xié)同難等問題。</p><p>基于此，<strong
<p><strong>無線通信器件</strong>是實現(xiàn)無線通信的基礎(chǔ)，包括<strong style="color: rgb(9, 64, 142);">射頻芯片</strong><strong>、</strong><strong style="color: rgb(9, 64, 142);">功率放大器</strong><strong>、</strong><strong style="color
RP 系列軟件是功能強大的激光仿真軟件，用于激光發(fā)展和激光科學(xué)的計算機建模。可以設(shè)計并優(yōu)化光纖激光器和放大器、光波導(dǎo)激光器、光纖耦合器、多芯光纖、螺旋芯光纖、錐形光纖；也可以模擬超短脈沖在不同光纖設(shè)備中的傳輸，例如在光纖放大器系統(tǒng)、鎖模光纖激光器和通訊系統(tǒng)中的傳輸。能夠跟蹤和優(yōu)化光纖放大器和光纖激光器，讓它們適合各種應(yīng)用。幫助評估和排除光纖激光器和放大器中各種不利的影響；能夠?qū)τ性垂饫w器件性能進行預(yù)測
功率器件設(shè)計十強”、“最具潛力IC設(shè)計企業(yè)”等獎項。
來源 | Advanced Materials
01
背景介紹
通過設(shè)計熱學(xué)超材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)型，可實現(xiàn)熱流的操縱與控制，從而獲得超常熱功能，如：熱隱身、熱集中、熱偽裝、熱旋轉(zhuǎn)等。熱學(xué)超材料設(shè)計涉及高維設(shè)計空間、多個局部極值、巨大計算成本，以及熱學(xué)屬性與單胞結(jié)構(gòu)間多種對應(yīng)關(guān)系等，這給熱學(xué)超材料的智能設(shè)計帶來了巨大的挑戰(zhàn)
SiC功率器件的概況
SiC（碳化硅）功率器件以其耐高溫、耐高壓、低開關(guān)損耗等特性，能有效實現(xiàn)電力電子系統(tǒng)的高效率、小型化、輕量化、高功率密度等要求，受到了新能源汽車、光伏發(fā)電、軌道交通、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的追捧。
在車用領(lǐng)域，SiC功率器件在能量轉(zhuǎn)換效率上的顯著優(yōu)勢，能有效增加電動汽車的續(xù)航里程和充電效率。另外，SiC器件的導(dǎo)通電阻更低、芯片尺寸更小、工作頻率更高，能夠使電動汽車適應(yīng)更加復(fù)雜的行駛工況
產(chǎn)品概述
Lumerical是Ansys公司開發(fā)的用于微納光子器件、芯片及系統(tǒng)的設(shè)計仿真軟件。
主要模塊
應(yīng)用領(lǐng)域
咨詢與訂購方式
聯(lián)系人：光研科技南京有限公司徐保平
手機號：15051861513
微信號：13627124798
