应用材料公司推出了一对新的芯片制造系统，以帮助提高碳化硅（SiC）芯片的制造产量并降低其成本，这些芯片正在成为电动汽车的核心部件。

这家总部位于加州圣克拉拉的巨头是世界上最大的芯片制造设备供应商，它说这些工具旨在减少材料的缺陷，同时将晶圆增加到200毫米，这将使该行业能够提高产量以满足日益增长的全球需求。

这些芯片在电力电子领域的地位越来越高，而电力电子是包括特斯拉在内的电动汽车许多方面的核心，如车载充电器、逆变器和动力系统的其他部分。它们比硅更小、更轻、更省电，因此电动汽车充电后可以走得更远。英飞凌、欧塞米、意法半导体、博世和其他公司正在加大SiC MOSFET和其他芯片的生产力度。

Cree和Onsemi（前身为On Semiconductor）等公司正在投资大规模生产晶圆。

碳化硅的一个独特属性是它的宽带隙，这有助于它避免电击。这些类型的芯片可以处理更高的电压--高达数千伏，并能承受比硅更高的温度。碳化硅还拥有较小的电阻，这意味着当晶体管、二极管或其他设备操纵、调节或将电力从一种形式转换为另一种形式时，它可以输出更多的功率和散失更少的热量。

除了耐压性，这些芯片还能在更高的频率下运行，而且更有效，没有主导电动车领域的MOSFET或绝缘门双极晶体管（IGBT）的不必要的损失。

它试图用新工具解决的挑战是，碳化硅本身是非常坚硬和易碎的。它们是在原始晶圆上制造的，这些晶圆经过抛光后被用作另一种称为 "外延 "的工艺的基础，在这种工艺中，其他晶体化合物被涂在上面以提高性能。但是晶圆需要被打磨得非常光滑，否则芯片会有缺陷，妨碍性能、功率效率和产量。

碳化硅是一种坚硬的材料，制造商只能打磨相对较小的晶圆--大约150毫米宽--而不会刮伤表面，从而导致缺陷或瑕疵。

为了解决这个问题，应用材料公司推出了一种名为Mirra Durum CMP系统的新工具，可以精确抛光、清洁，然后烘干200毫米的碳化硅晶圆，以帮助最大限度地提高性能、可靠性和产量。从150毫米到200毫米的生产，使你能从一个晶圆上切出的芯片数量增加了一倍。据应用材料公司称，这将有助于提高半导体行业的产量并推动价格下降。

应用公司说，Mirra Durum CMP使晶圆比以前的半导体工具要光滑三倍。

它推出的另一种工具有助于向晶圆植入少量杂质（一种称为 "掺杂剂 "的带正电或负电的离子），这有助于提高碳化硅芯片的导电能力。但是碳化硅的密度、脆性和硬度使得在植入杂质的同时不留下损害，从而削弱碳化硅设备的性能、功率效率和其他特性成为一个巨大的挑战。

应用材料公司用一种 "热离子 "植入工具解决了这个问题，该工具利用炙热的温度（500℃）将杂质埋入碳化硅晶片，而不破坏其内部结构，这有助于提高产量。

半导体行业最重要--甚至是最重要的指标之一是良品率，或在生产过程中不因严重缺陷而被丢弃的那部分芯片。产量直接影响到芯片成本。

应用材料公司ICAPS和封装业务部总经理Sundar Ramamurthy说："这些产品是专门为帮助我们的ICAPS客户将碳化硅推向更大的200毫米晶圆而设计的。汽车行业仍处于被基于碳化硅的电力电子技术改造的早期阶段。这将使他们能够增加产量，以满足未来不断增长的需求。"

每辆电动汽车都包含几个主要的电源构件--碳化硅的目标是所有这些。

车辆中的车载充电器（OBC）将来自电网的交流电转换为用于给电池充电的直流电。另一个主要系统是逆变器，它将电池中的直流电转换为交流电，以推动驱动车辆行驶的电动马达。车辆内部的直流转换器从电池中获取电力，并将电压 "降级"，以向车身电子设备提供负载，如大灯、电动窗、座椅控制和侧后视镜。今天，这些系统主要依靠硅MOSFETs或IGBTs运行。