Кохерентният силициев карбид увеличава обхвата на електрическите превозни средства

Coherent привлече интереса на четири японски конгломерати за инвестиции в бизнеса си със силициев карбид, който произвежда чипове, удължаващи пробега на електромобилите по-ефективно от тези, произведени с традиционната полупроводникова силициева технология. Понастоящем Coherent притежава дълг в размер на над $4,3 млрд.

Хромовият дефект в SiC е носител на електронни спинове с дълго време на кохерентност, което би могло да позволи създаването на хибридни кюбити в твърдо състояние. Съществуват техники за количествени измервания, като например масова спектрометрия на нажежен разряд и рентгенофлуоресцентна спектроскопия, които са достъпни за твърди образци за извършване на измервания.

Какво представлява силициевият карбид?

Силициевият карбид (или силициев нитрид) е изключително твърдо, синтетично кристално съединение на силиций и въглерод, разработено за първи път в края на XIX век и широко използвано оттогава. Приложенията включват абразиви, шлифовъчни дискове, режещи инструменти, износоустойчиви части на помпи и ракетни двигатели, както и полупроводникови субстрати за светодиоди (LED). Освен това, поради ниските си стойности на термично разширение и превъзходните си механични свойства, този материал е отличен материал за огледала в астрономически телескопи.

Кохерентният силициев карбид (обикновено наричан CARBOREX) се предлага в различни химически състави и размери, за да отговори на широк спектър от приложения и индустрии. Често срещаните употреби на CARBOREX могат да включват, но не се ограничават до:

Производството на силициев карбид е сравнително лесно: Електрическа пещ нагрява смес от кварцов пясък и въглерод (например въглища) до 2500 градуса по Целзий, след което се извършват химични реакции и се получава черен или зелен силициев карбид със слоеве, съдържащи графит отвътре, алфа-SiC (с груба кристална структура), бета-SiC металургичен клас и нереагирала суровина отвън, като алфа-SiC е най-високият клас с груба кристална структура, бета-SiC (металургичен клас), алфа-SiC (най-високият клас с груба кристална структура), бета-SiC (металургичен клас), алфа-SiC (най-високият клас с груба кристална структура), бета-SiC (металургичен клас), алфа-SiC клас алфаSiC), бета-SiC (металургичен клас), алфа-SiC (алфаSiC), с груба кристална структура), алфа-SiC се произвежда навън, бета-SiC (металургичен клас), алфаSiC (алфа-сорт с по-груба кристална структура), бета-SiC (металургичен сорт), алфаSiC (алфа-сорт с по-фина кристална структура), бета-SiC (металургичен сорт), алфаSiC, който се произвежда навън), алфа-SiC, който се произвежда и нереагирала суровина, която се нереагирала суровина, която се произвежда навън).

Washington Mills произвежда готови сортове силициев карбид, като използва натрошен и оразмерен суров силициев карбид, който е бил натрошен, за да се получат готови сортове зърна и прахове, подходящи за различни приложения. Washington Mills доставя различни по размер и химически състав прахове от силициев карбид CARBOREX на разнообразна индустриална база под формата на прах или зърна, които след това се продават за използване като абразиви, абразиви с покритие, огнеупорни шлифовъчни дискове, изолация на металургични приложения за рязане на тел или като помощен материал за хетерогенни катализатори, наред с други.

Приложения

Силовата електроника е областта, в която чиповете от силициев карбид (SiC) наистина блестят; тези мощни транзистори могат да издържат на по-високи напрежения, без да имат непредсказуемо поведение на проводимост или катастрофална повреда, което позволява да се пренася повече мощност през всеки чип и води до по-малки и по-компактни системи за силова електроника, които спестяват енергия, тегло и разходи, като същевременно пестят енергия.

Технологиите, използвани в метрологията на полупроводниците, могат да подобрят точността и скоростта на измерване, като заменят традиционните техники за насипни материали с по-чувствителни техники, които предлагат по-висока точност и скорост на измерване, като например масова спектрометрия с нажежен разряд и рентгенофлуоресцентна спектроскопия на твърди проби; спектрометрия с индуктивно свързана плазма - оптична емисия и ICP-масова спектрометрия на разградени или излужени проби; спектрометрия с индуцирано разпадане при лазерна аблация/сканираща електронна микроскопия - енергийно дисперсна спектрография на проби от тънки филми.

Компаниите DENSO и Mitsubishi Electric инвестираха значително в бизнеса на Coherent с SiC, като сключиха дългосрочни споразумения за доставка на 150- и 200-милиметрови субстрати и пластини, както и на устройства и модули от Coherent. Хан възнамерява компанията му да действа като търговец, като се ангажира с компании на всички етапи от веригата за създаване на стойност, така че да може да се учи от клиентите, като същевременно подобрява производствените процеси, вариращи от пещите през епиреакторите до самите крайни продукти.

Производство

Силициевият карбид е полупроводников материал, което означава, че електропроводимостта му се променя в зависимост от температурата или налягането. Благодарение на много по-широката си лента на пропускане в сравнение с тази на традиционните силициеви полупроводници, използвани в съвременната електроника, силициевият карбид има способността да пренася електрическа енергия по-бързо (Wolfspeed).

Твърдостта, твърдостта и топлопроводимостта на силициевия карбид го правят идеален материал за огледала в астрономически телескопи, които трябва да издържат на изключително високи температури. Освен това ниският му коефициент на термично разширение го прави подходящ за космически инструменти, които могат да бъдат подложени както на екстремни температури, така и на студена среда.

Карборундът, синтетична форма на силициевия карбид, се използва широко като абразивен материал за шлайфане и полиране на метални повърхности, като например спирачки на автомобили, керамични плочи в бронежилетки, стъклоподобни керамични плочки, използвани в някои превозни средства и самолети, и спирачни накладки за автомобили. Големи единични кристали от силициев карбид могат дори да бъдат шлифовани, за да образуват скъпоценни камъни, известни като моисанитови скъпоценни камъни.

Според източници на Ройтерс от 22 септември Coherent, доставчик на лазери и превключватели за електронни схеми, е получил интерес от японски конгломерати, които се интересуват от инвестиции в подразделението му за силициев карбид на стойност до $5 млрд. Такава инвестиция би намалила финансовото напрежение на Coherent, като същевременно би му позволила да увеличи производството на 8-инчовите си пластини от силициев карбид, необходими в захранващите устройства, които увеличават пробега на електрическите превозни средства повече, отколкото обикновените силициеви чипове.

Ценообразуване

По-високите работни температури и честоти на чиповете от силициев карбид би трябвало да им помогнат да намалят консумацията на енергия с течение на времето, което би направило производството и експлоатацията на електрически превозни средства (ЕПС) по-рентабилни. Освен това SiC може да издържа на по-високи напрежения и токове в сравнение с традиционните полупроводници.

Японските производители на автомобили Denso и Mitsubishi Electric наскоро инвестираха общо $1 милиарда в звеното за силициев карбид на Coherent, което го оценява на приблизително $4 милиарда, според източници, запознати с въпроса. Това представлява премия, като се има предвид, че стойността на предприятието на Coherent е около $11 милиарда, а бизнесът му със силициев карбид представлява само едноцифрен процент от общите продажби.

Компанията разширява производството си на 8-инчови субстрати за епитаксиални пластини и очаква, че този по-голям размер на пластините може да подпомогне приложения, изискващи устройства с висока мощност/честота.

Търсенето на технологията на силициевия карбид продължава да нараства. И все пак, макар че приходите на Coherent скочиха с 56% на годишна база до $5,16 милиарда евро, след като II-VI придоби и преименува оригиналната Coherent с ново име и тикер, приходите от мрежови материали и лазерен бизнес намаляха последователно през фискалната 2023 г.