Yarı iletken dünyasında bir devrim yaşanıyor. Onlarca yıldır endüstriye hükmeden saf Silikon (Si), yüksek voltaj ve yüksek sıcaklık gerektiren uygulamalarda tahtını daha dayanıklı, daha verimli ve daha hızlı bir malzemeye bırakıyor: Silikon Karbür (SiC).
Elektrikli araçların menzilini uzatmaktan, güneş enerjisi invertörlerini küçültmeye kadar pek çok alanda kritik rol oynayan SiC wafer'ların (yonga plakalarının) üretimi, dünyanın en zorlu mühendislik süreçlerinden biridir. Peki, bu stratejik malzemenin arkasındaki küresel güçler kimler ve SiC neden bu kadar önemli?
Silikon Karbür, silikon ve karbon atomlarından oluşan kristal bir bileşiktir. "Geniş Bant Aralığı" (Wide Bandgap - WBG) grubuna giren bu malzeme, geleneksel silikona kıyasla şu avantajları sunar:
Yüksek Voltaj Dayanımı: Silikondan 10 kat daha yüksek kırılma elektrik alanına sahiptir. Bu, daha ince katmanlarla daha yüksek voltajların kontrol edilebilmesi demektir.
Termal Yönetim: Isıyı silikondan 3 kat daha iyi iletir. Bu da soğutma sistemlerinin küçülmesini ve cihazların hafiflemesini sağlar.
Yüksek Sıcaklıkta Çalışma: 200 derecenin üzerindeki sıcaklıklarda bile kararlı çalışabilir.
SiC kristali büyütmek (boule growth), silikon büyütmekten çok daha zordur. Erimiş sıvıdan çekilerek değil, gaz fazından süblimleşme (PVT yöntemi) ile büyütülür. Bu zorlu süreç, dünyada sadece sayılı firmanın yüksek kalitede üretim yapabilmesine neden olmuştur.
İşte pazarın ana oyuncuları:
Pazarın tartışmasız lideri konumundadır. Küresel SiC wafer üretiminin büyük bir kısmını (tahmini %60 civarı) tek başına sırtlar. Hem 150mm (6 inç) hem de yeni nesil 200mm (8 inç) wafer üretiminde öncüdür. Otomotiv devleriyle devasa tedarik anlaşmaları bulunur.
Optik ve lazer teknolojilerinde dev olan şirket, II-VI adıyla biliniyordu. Özellikle yarı yalıtkan (semi-insulating) ve iletken (conductive) SiC substrat üretiminde Wolfspeed'in en büyük rakibidir. Yüksek üretim kapasitesiyle tedarik zincirinin kritik bir halkasıdır.
Japon teknoloji devi Rohm Semiconductor'un bünyesinde bulunan Alman menşeli SiCrystal, Avrupa'nın en büyük SiC ingot ve wafer üreticisidir. STMicroelectronics gibi çip üreticilerinin ana tedarikçilerinden biridir.
DuPont'un SiC birimini satın alarak pazara hızlı bir giriş yapan SK Siltron, özellikle Asya pazarında agresif bir büyüme stratejisi izlemektedir. Kapasite artırımı konusundaki yatırımları dikkat çekicidir.
Çin, yarı iletken bağımsızlığı hedefi doğrultusunda SICC ve TankeBlue gibi firmalarla pazarda yerini almaktadır. Özellikle fiyat rekabeti ve iç pazarın (Çin EV sektörü) büyüklüğü nedeniyle hızla yükselmektedirler.
Şu anda endüstri standardı 150mm (6 inç) çapındaki wafer'lardır. Ancak maliyetleri düşürmek için bütün üreticiler 200mm (8 inç) teknolojisine geçiş yapmaktadır.
Neden? Wafer çapı büyüdükçe, tek bir plaka üzerinden elde edilen çip sayısı artar. Bu da birim maliyeti düşürür. Ancak çap büyüdükçe "kristal kusurlarını" (defects) kontrol etmek zorlaşır.
SiC wafer'lar, silikon wafer'lara göre hala çok daha pahalıdır. Bunun nedeni, kristal büyütme sürecinin haftalar sürmesi ve malzemenin elmastan sonraki en sert maddelerden biri olması nedeniyle kesim işleminin (slicing) çok zor olmasıdır. Ancak teknoloji geliştikçe ve 200mm üretime geçildikçe fiyatların düşmesi ve SiC teknolojisinin her eve girmesi beklenmektedir.
