Säälimätön pyrkimys parempaan energiatehokkuuteen, korkeampaan tehotiheyteen ja nopeampaan liitettävyyteen ajaa perustavanlaatuista muutosta puolijohdeteollisuudessa. Samalla kun pii kehittyy edelleen, yhdistepuolijohteet, kuten piikarbidi (SiC) ja galliumnitridi (GaN)-usein kasvatetaan substraateilla, kuten piikarbidilla tai safiirilla-, siirtyvät markkinaraosta valtavirtaan. Tässä artikkelissa tarkastellaan markkinoiden tekijöitä ja muuntavia sovelluksia, jotka edistävät näiden kehittyneiden kiekkomateriaalien käyttöönottoa.
1. Sähköajoneuvojen vallankumous: Rakennettu piikarbidille
Autoteollisuuden siirtyminen sähköistykseen on ehkä suurin piikarbidikiekkojen kysynnän aiheuttaja. SiC-tehomoduulit ovat ajoinvertterin ytimessä, ja ne muuntavat akun tasavirran moottorille AC:ksi. Piiin IGBT:hen verrattuna SiC MOSFETit vähentävät invertterin kytkentähäviöitä jopa 70 %, mikä mahdollistaa:
Laajempi ajomatka (5-10 % parannus) samalla akulla.
Nopeampi lataus johtuen sisäisten laturien korkeammista taajuuksista.
Lämmönhallintajärjestelmien pienempi koko ja paino.
Sähköajoneuvojen tuotannon kasvaessa korkea-laadukkaiden, viallisten-ohjattujen 4H-N-tyypin SiC-kiekkojen kysyntä kasvaa pilviin, mikä pakottaa toimittajat lisäämään 6- ja 8-tuumaisten tuotantoa.
2. Vihreän energian siirtymän käyttöönotto
Uusiutuvat energiajärjestelmät ovat vahvasti riippuvaisia tehokkaasta tehon muuntamisesta. SiC:stä on tulossa kriittinen:
Aurinkosähköinvertterit: Maksimoi energian saanti minimoimalla muunnoshäviöt aurinkopaneeleista verkkoon.
Tuuliturbiinimuuntimet: Käsittelee suuria tehotasoja pienissä konehuoneissa.
Energian varastointijärjestelmät (ESS): mahdollistavat kaksisuuntaisen, tehokkaan virtauksen verkon, akkujen ja kuluttajien välillä.
SiC-laitteiden kestävyys ja tehokkuus vaikuttavat suoraan alhaisempiin energiakustannuksiin (LCOE), mikä nopeuttaa maailmanlaajuisia hiilidioksidipäästöjen vähentämispyrkimyksiä.
3. 5G and Beyond Infrastructure, Powered by GaAs and GaN
5G:n käyttöönotto ja 6G:n suunnittelu edellyttävät RF-komponentteja, jotka toimivat millimetri{2}}aaltotaajuuksilla korkealla lineaarisella ja tehokkaalla teholla. Tämä on GaAsin ja GaN-on-SiC verkkotunnus.
GaAs on edelleen hallitseva matala{0}}kohinavahvistimissa (LNA) ja kytkimissä älypuhelinten antenneissa ja tukiasemien vastaanotinreiteissä sen erinomaisen kohinan ansiosta.
GaN-on-SiC on johtava makrotukiasemalähettimien tehovahvistimien (PA:iden) tekniikka. SiC:n ylivoimainen lämmönjohtavuus poistaa tehokkaasti lämpöä -tehokkaasta GaN-kerroksesta, mikä mahdollistaa tehokkaamman ja luotettavamman signaalin siirron pitkillä etäisyyksillä.
4. Laulamaton sankari: Erikoistuneet substraatit yhdistetylle maailmalle
Tehon ja RF:n lisäksi erikoiskiekot mahdollistavat tärkeimmät nykytekniikat:
Safiirisubstraatit ovat välttämättömiä yleis- ja autovalaistuksessa hallitsevien GaN{0}}sinivalkoisten LEDien valmistuksessa. Ne ovat myös tärkeitä älypuhelimien RF-suodattimille.
Sulatetut piidioksidi- ja borofloat-lasikiekot ovat välttämättömiä MEMS-antureissa, biosiruissa ja edistyneissä pakkauksissa (esim. interposers), joissa vaaditaan niiden tarkkaa geometriaa, lämmönkestävyyttä ja eristäviä ominaisuuksia.
Strategiset vaikutukset laitevalmistajille
Yrityksille, jotka kehittävät seuraavan-sukupolven tuotteita, yhteistyö sellaisen kiekkotoimittajan kanssa, jolla on-tulevaisuuteen katsova tuotevalikoima, on strateginen välttämättömyys. Mahdollisuus hankkia piin lisäksi myös luotettavia, spesifikaatiolaatuisia -piikarbidia, GaAs- ja safiirikiekkoja yhdeltä asiantuntevalta kumppanilta vähentää pätevöintiaikaa ja toimitusketjun riskiä. Toimittajat, jotka tarjoavat vastaavia arvoa-lisäpalveluja-kuten epitaksiaalista kasvua (GaN, SOS), kalvopinnoitusta ja tarkkaa kuutiota-, tarjoavat vielä suuremman edun toimittamalla puolivalmiita epi-kiekkoja tai mukautettuja{10}kokoisia kappaleita, mikä nopeuttaa aikaasi{- huippuluokan laitteita näillä-nopeasti kasvavilla aloilla.