AlSiC作為IGBT基板材料的卓越優(yōu)勢(shì)
在現(xiàn)代電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）已成為多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的核心組件，其在新能源汽車、白色家電、軌道交通等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。然而，高功率IGBT的散熱問題一直是制約其性能提升的關(guān)鍵難題。在這一背景下，基板材料的選擇顯得尤為重要。鋁基碳化硅（AlSiC）作為一種高性能復(fù)合材料，正逐漸成為IGBT基板材料的首選。
AlSiC的獨(dú)特性能使其在IGBT基板應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)。其導(dǎo)熱率高達(dá)180～240W/mK，遠(yuǎn)超一般封裝材料。這意味著AlSiC基板能夠迅速將IGBT產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去，從而確保器件的穩(wěn)定性和可靠性。在高功率工作環(huán)境下，這一點(diǎn)尤為重要，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到IGBT的使用壽命和性能表現(xiàn)。
其熱膨脹系數(shù)可調(diào)，能夠與半導(dǎo)體芯片和陶瓷基片實(shí)現(xiàn)良好的熱匹配。這不僅可以防止因熱膨脹系數(shù)不匹配而導(dǎo)致的疲勞失效，還有助于提高IGBT的整體可靠性。此外，AlSiC的輕質(zhì)特性也是其受歡迎的原因之一。它的密度僅為銅的1/3，與鋁相近，但在保持輕質(zhì)的同時(shí)，其抗彎強(qiáng)度卻與鋼材相當(dāng)。這使得AlSiC基板在抗震性能方面表現(xiàn)出色，特別適用于對(duì)重量和抗震性能要求較高的場(chǎng)合。
該材料比剛度在所有電子材料中名列前茅，是鋁的3倍，銅的25倍。這使得AlSiC基板在承受機(jī)械應(yīng)力時(shí)能夠保持較好的穩(wěn)定性。同時(shí)，其優(yōu)異的抗震性能使其成為惡劣環(huán)境下的首選材料，如航天、汽車等領(lǐng)域。
此外，AlSiC還具有易加工、可鍍覆多種金屬、良好的氣密性以及與陶瓷和金屬的良好粘結(jié)性等特點(diǎn)。這些特性使得AlSiC基板在制造過程中具有較高的靈活性和便利性，有助于降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效率。
總的來說，AlSiC作為一種高性能復(fù)合材料，在IGBT基板應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)。其高導(dǎo)熱性、可調(diào)的熱膨脹系數(shù)、輕質(zhì)高強(qiáng)以及優(yōu)異的抗震性能和比剛度等特點(diǎn)使得AlSiC成為IGBT基板材料的理想選擇。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動(dòng)的新計(jì)算時(shí)代的發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體器件的需求日益增長(zhǎng)，同時(shí)也催生了市場(chǎng)對(duì)半導(dǎo)體材料的需求，半導(dǎo)體材料行業(yè)迎來快速發(fā)展的黃金期。在國(guó)家鼓勵(lì)半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化的政策導(dǎo)向下，本土半導(dǎo)體材料廠商不斷提升半導(dǎo)體產(chǎn)品技術(shù)水平和研發(fā)能力，逐漸打破了國(guó)外半導(dǎo)體廠商的壟斷格局，推進(jìn)中國(guó)半導(dǎo)體材料國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，促進(jìn)中國(guó)半導(dǎo)體材料行業(yè)的發(fā)展。
數(shù)據(jù)顯示，2017-2019年中國(guó)半導(dǎo)體材料市場(chǎng)規(guī)模逐年增長(zhǎng)，從2017年的76億美元增長(zhǎng)至2020年的94億美元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017-2020年全球62座新投產(chǎn)的晶圓廠中有26座來自中國(guó)大陸，占比超過40%，成為增速最快的地區(qū)。伴隨著5G時(shí)代的來臨，汽車電動(dòng)化進(jìn)程拉動(dòng)IGBT規(guī)模增長(zhǎng)。得益于對(duì)清潔能源高速增長(zhǎng)的需求，IGBT市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)增長(zhǎng)，IGBT市場(chǎng)在2020年的規(guī)模為54億美元，從2020年到2026年將以7.5%的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2026年市場(chǎng)規(guī)模為84億美元。新能源車應(yīng)用作為IGBT市場(chǎng)規(guī)模的重要增量，2020年市場(chǎng)規(guī)模為為5.09億美元，2020-2026年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為23%，預(yù)計(jì)2026年新能源車用IGBT市場(chǎng)規(guī)模為17億美元。
隨著5G、智慧物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，中國(guó)大陸的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)得以在眾多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速與全面布局，正逐步驅(qū)使全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移。目前，我國(guó)已經(jīng)成為最大的半導(dǎo)體市場(chǎng)，并且繼續(xù)保持最快的增速，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)將持續(xù)帶動(dòng)半導(dǎo)體材料行業(yè)快速發(fā)展。
