In Folge 5 von Auf Draht erklären onsemi-Mitarbeiter, wie Siliziumkarbid die Leistungselektronik verändert – mit höherer Effizienz, kleineren Baugrößen und neuen Designanforderungen. Ein spannender Blick in die Zukunft der Halbleitertechnologie.
Die fünfte Episode von Auf Draht bietet einen tiefgehenden Einblick in die Welt der Siliziumkarbid (Sic)-Halbleiter – eine Technologie, die zunehmend als Schlüssel zur nächsten Generation der Leistungselektronik gilt. Host Stuart Cording spricht mit Sara Kuzmanoska und Philipp Rehlaender von onsemi über die physikalischen Grundlagen, die Fertigung, die Herausforderungen und die Chancen, die SiC bietet.
Siliziumkarbid unterscheidet sich grundlegend von klassischem Silizium: Die größere Bandlücke erlaubt höhere Spannungen, die geringeren spezifischen Widerstände ermöglichen kompaktere Designs, und die bessere thermische Leitfähigkeit erlaubt höhere Betriebstemperaturen. Diese Eigenschaften machen SiC ideal für Applikationen wie Elektromobilität, Solarenergie und industrielle Motorsteuerungen.
Die Herstellung von SiC-Wafern ist jedoch komplex. Anders als Silizium, das in flüssiger Phase kristallisiert, wird SiC durch Aufdampfen erzeugt – ein Prozess, der teurer und technisch anspruchsvoller ist. Die Härte des Materials erfordert spezielle Schneid- und Schleiftechniken, etwa Laserschneiden und Diamantwerkzeuge. Auch die Durchsichtigkeit der Wafer stellt optische Systeme vor Herausforderungen.
Im Gespräch wird deutlich, dass die Einführung von SiC nicht nur neue Materialien, sondern auch neue Denkweisen erfordert. Testverfahren müssen angepasst werden, da klassische Silizium-Standards nicht ausreichen. Organisationen wie die JEDEC, AEC und AQG entwickeln neue Normen, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit von SiC-Bauteilen zu gewährleisten. onsemi ist aktiv in diesen Gremien vertreten und entwickelt eigene Testmethoden, um die Charakterisierung und Produktion effizient zu gestalten.
Ein weiterer Fokus liegt auf dem Designprozess. Entwickler müssen sich an die hohen Schaltgeschwindigkeiten und die damit verbundenen parasitären Effekte gewöhnen. Layout, Gate-Treiber und EMV-Maßnahmen gewinnen an Bedeutung. Auch das Packaging erfährt Innovationen – etwa durch Top-Cooled-Gehäuse, die eine bessere Wärmeabfuhr ermöglichen und die Effizienz steigern.
Die Folge endet mit persönlichen Einblicken der Gäste: Sara wurde durch die Werkstatt ihres Vaters zur Technik inspiriert, Philipp durch die Begeisterung seines Großvaters und eines engagierten Physiklehrers. Beide betonen, wie wichtig Neugier und Leidenschaft für den Einstieg in die Halbleiterwelt sind.
Insgesamt zeigt die Folge, dass Siliziumkarbid nicht nur eine technologische Weiterentwicklung ist, sondern ein Paradigmenwechsel. Die Elektronikbranche steht vor der Aufgabe, sich neu zu orientieren – mit neuen Materialien, neuen Prozessen und neuen Denkweisen. Doch wie frühere Technologiewechsel beweisen: Mit Engagement und Zusammenarbeit ist auch dieser Wandel zu meistern.
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