1.Introdução ao Carboneto de Silício

O Carbeto de Silício, um composto sintético de silício e carbono, surgiu como um material revolucionário na fabricação avançada. Sintetizado pela primeira vez em 1891 por Edward Acheson, o carboneto de silício combina propriedades térmicas, elétricas e mecânicas excepcionais, tornando-o indispensável em aplicações de alto desempenho que vão da eletrônica de potência à aeroespacial.

2. Principais propriedades do carboneto de silício

2.1 Características Estruturais e Físicas

Estrutura cristalina: existe em mais de 250 politipos (por exemplo, 3C-SiC, 4H-SiC, 6H-SiC), com 4H-SiC dominando aplicações semicondutoras.

Dureza: classificação na escala de Mohs de 9,5, perdendo apenas para o diamante.

Condutividade térmica: 120-200 W/m·K, superando o cobre na dissipação de calor.

Ponto de fusão: ~2.700°C, adequado para ambientes extremos.

2.2 Propriedades elétricas

‌Ampla largura de banda‌: 3,26 eV (4H-SiC) vs. 1,12 eV para silício, permitindo operação em alta tensão e alta temperatura.

Campo de ruptura: 10x maior que o do silício, reduzindo perdas de energia.

2.3 Estabilidade química

Resiste à oxidação, ácidos e álcalis até 1.600°C.

3. Aplicações do carboneto de silício em todas as indústrias

Casos de uso da indústria:

Semicondutores‌ Dispositivos de energia (MOSFETs, diodos Schottky), componentes 5G/RF 

Inversores EV automotivos: carregadores de bordo (por exemplo, inversor de tração Tesla Model 3 SiC) 

Inversores solares de energia: conversores de turbinas eólicas, sensores de reatores nucleares 

Componentes de satélite aeroespacial: revestimentos térmicos de motores a jato 

Ferramentas de corte industriais: abrasivos, revestimentos refratários 

4.Técnicas de processamento e desafios

4.1 Principais etapas de fabricação

Crescimento de cristais: sublimação (PVT) para cristais em massa.

CVD para camadas epitaxiais.

Processamento de wafers: corte de fios diamantados, polimento químico-mecânico.

Fabricação de dispositivos: Implantação iônica, gravação a seco.

4.2 Barreiras técnicas

‌Wafer Bow‌: curvatura <50 μm necessária para wafers de 150 mm.

Taxas de rendimento: ~60% para camadas epitaxiais de SiC de 200 mm (média da indústria no primeiro trimestre de 2025).

5. Tendências futuras na tecnologia SiC (perspectiva 2025–2030)

Adoção do wafer de 8 polegadas: projeção de redução dos custos do dispositivo em 35% até 2028.

‌Aplicações quânticas‌: vagas de SiC para computação quântica em temperatura ambiente.

‌Expansão da capacidade global‌: a produção de SiC da China atingirá 40% de participação de mercado até 2027.

6. Conclusão

As propriedades únicas do Carbeto de Silício o posicionam como um material fundamental para tecnologias sustentáveis. Entender a distinção entre SiC de alta pureza e convencional — e seus respectivos papéis em eletrônica de potência versus sistemas industriais — é essencial para otimizar estratégias de design e fabricação. À medida que a indústria avança em direção a wafers de 8 polegadas e novas aplicações, o aprendizado contínuo e a inovação de processos permanecerão essenciais.