Sự thúc đẩy không ngừng để đạt được hiệu quả năng lượng cao hơn, mật độ năng lượng cao hơn và kết nối nhanh hơn đang thúc đẩy sự thay đổi cơ bản trong ngành bán dẫn. Trong khi silicon tiếp tục phát triển, các chất bán dẫn hỗn hợp như Silicon Carbide (SiC) và Gallium Nitride (GaN)-thường được trồng trên các chất nền như SiC hoặc sapphire-đang chuyển từ vị trí thích hợp sang phổ biến. Bài viết này khám phá các động lực thị trường và các ứng dụng mang tính biến đổi thúc đẩy việc áp dụng các vật liệu wafer tiên tiến này.
1. Cuộc cách mạng xe điện: Được xây dựng trên SiC
Quá trình chuyển đổi sang điện khí hóa của ngành công nghiệp ô tô có lẽ là động lực lớn nhất cho nhu cầu wafer SiC. Các mô-đun nguồn SiC là trung tâm của bộ biến tần kéo, chuyển đổi nguồn DC của pin thành AC cho động cơ. So với IGBT silicon, MOSFET SiC giảm tổn thất chuyển đổi biến tần tới 70%, cho phép:
Phạm vi lái xe mở rộng (cải thiện 5-10%) từ cùng một bộ pin.
Sạc nhanh hơn nhờ hoạt động tần số cao hơn của bộ sạc tích hợp.
Giảm kích thước và trọng lượng của hệ thống quản lý nhiệt.
Khi quy mô sản xuất xe điện tăng lên, nhu cầu về tấm wafer SiC loại 4H-N chất lượng cao, được kiểm soát-n khiếm khuyết đang tăng vọt, thúc đẩy các nhà cung cấp tăng cường sản xuất 6 inch và 8 inch.
2. Kích hoạt quá trình chuyển đổi năng lượng xanh
Hệ thống năng lượng tái tạo phụ thuộc rất nhiều vào việc chuyển đổi năng lượng hiệu quả. SiC đang trở nên quan trọng trong:
Biến tần năng lượng mặt trời: Tối đa hóa việc thu năng lượng bằng cách giảm thiểu tổn thất chuyển đổi từ các tấm quang điện sang lưới điện.
Bộ chuyển đổi tuabin gió: Xử lý mức năng lượng cao trong không gian vỏ bọc nhỏ gọn.
Hệ thống lưu trữ năng lượng (ESS): Cho phép dòng chảy hai chiều, hiệu quả giữa lưới điện, pin và người tiêu dùng.
Sự mạnh mẽ và hiệu quả của các thiết bị SiC trực tiếp chuyển thành Chi phí năng lượng quy dẫn (LCOE) thấp hơn, thúc đẩy các nỗ lực khử cacbon toàn cầu.
3. Cơ sở hạ tầng 5G và hơn thế nữa, được hỗ trợ bởi GaAs và GaN
Việc triển khai 5G và lập kế hoạch cho 6G yêu cầu các thành phần RF hoạt động ở tần số sóng milimet{2}}với độ tuyến tính và hiệu suất năng lượng cao. Đây là miền của GaAs và GaN-trên-SiC.
GaAs vẫn chiếm ưu thế đối với các bộ khuếch đại-tiếng ồn thấp (LNA) và bộ chuyển mạch trong ăng-ten điện thoại thông minh cũng như đường dẫn máy thu của trạm gốc do hiệu suất tiếng ồn tuyệt vời của nó.
GaN-on-SiC là công nghệ hàng đầu dành cho bộ khuếch đại công suất (PA) trong các bộ phát trạm gốc vĩ mô. Khả năng dẫn nhiệt vượt trội của SiC giúp tản nhiệt hiệu quả từ lớp GaN công suất cao-, cho phép truyền tín hiệu mạnh hơn và đáng tin cậy hơn trong khoảng cách xa hơn.
4. Người hùng thầm lặng: Nền tảng chuyên biệt cho một thế giới được kết nối
Ngoài năng lượng và RF, các tấm bán dẫn chuyên dụng còn hỗ trợ các công nghệ hiện đại then chốt:
Chất nền sapphire rất cần thiết để sản xuất đèn LED xanh lam và trắng dựa trên GaN{0}}, giúp thống trị hệ thống chiếu sáng chung và ô tô. Chúng cũng rất quan trọng đối với bộ lọc RF trong điện thoại thông minh.
Tấm wafer thủy tinh Borofloat và Silica hợp nhất là không thể thiếu trong cảm biến MEMS, chip sinh học và bao bì tiên tiến (ví dụ: bộ chuyển đổi), trong đó yêu cầu hình học chính xác, độ ổn định nhiệt và đặc tính cách điện.
Ý nghĩa chiến lược đối với các nhà sản xuất thiết bị
Đối với các công ty đang phát triển-các sản phẩm thế hệ tiếp theo, việc hợp tác với nhà cung cấp tấm bán dẫn có danh mục đầu tư-hướng tới tương lai là điều cần thiết về mặt chiến lược. Khả năng tìm nguồn cung cấp không chỉ silicon mà còn cả các tấm wafer SiC, GaAs và sapphire cấp độ thông số kỹ thuật đáng tin cậy,-từ một đối tác hiểu biết duy nhất giúp giảm thời gian đánh giá chất lượng và rủi ro chuỗi cung ứng. Các nhà cung cấp cung cấp các dịch vụ-giá trị gia tăng-có liên quan chẳng hạn như tăng trưởng epiticular (GaN, SOS), lắng đọng màng và cắt chính xác-cung cấp lợi thế thậm chí còn lớn hơn bằng cách cung cấp các tấm bán dẫn-hoàn thiện-hoặc các miếng có kích thước{10}}tùy chỉnh, giúp bạn rút ngắn thời gian-tiếp cận{12}}thị trường cho các thiết bị-cạnh tiến trong mức tăng trưởng{14}}cao này các lĩnh vực.
