Неустанное стремление к повышению энергоэффективности, плотности мощности и более быстрой связи приводит к фундаментальному сдвигу в полупроводниковой промышленности. В то время как кремний продолжает развиваться, сложные полупроводники, такие как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN),-часто выращиваемые на таких подложках, как SiC или сапфир-, переходят из ниши в массовое производство. В этой статье рассматриваются движущие силы рынка и революционные области применения, способствующие внедрению этих передовых пластинчатых материалов.
1. Революция электромобилей: построено на SiC
Переход автомобильной промышленности к электрификации, пожалуй, является крупнейшим драйвером спроса на пластины SiC. Силовые модули SiC составляют основу тягового инвертора, преобразуя постоянный ток аккумулятора в переменный ток для двигателя. По сравнению с кремниевыми IGBT, SiC MOSFET снижают потери при переключении инвертора до 70%, позволяя:
Увеличенный запас хода (увеличение на 5–10 %) от того же аккумуляторного блока.
Более быстрая зарядка благодаря более высокой частоте работы встроенных зарядных устройств.
Уменьшенный размер и вес систем терморегулирования.
По мере масштабирования производства электромобилей спрос на высококачественные-качественные-контролируемые дефекты пластины SiC типа 4H-N стремительно растет, что заставляет поставщиков наращивать производство 6-дюймовых и 8-дюймовых пластин.
2. Обеспечение перехода к зеленой энергетике
Системы возобновляемой энергетики во многом зависят от эффективного преобразования энергии. SiC становится критически важным в:
Солнечные инверторы: максимизация сбора энергии за счет минимизации потерь при преобразовании фотоэлектрических панелей в сеть.
Преобразователи ветряных турбин: работа с высокими уровнями мощности в компактных гондолах.
Системы хранения энергии (ESS): обеспечение двунаправленного эффективного потока между сетью, батареями и потребителями.
Надежность и эффективность устройств SiC напрямую приводят к снижению приведенной стоимости энергии (LCOE), ускоряя глобальные усилия по декарбонизации.
3. Инфраструктура 5G и не только на основе GaAs и GaN
Для развертывания 5G и планирования 6G требуются радиочастотные компоненты, работающие на частотах миллиметровых-волн с высокой линейностью и энергоэффективностью. Это область применения GaAs и GaN-на-SiC.
GaAs по-прежнему доминирует в малошумящих усилителях (LNA) и переключателях в антеннах смартфонов и трактах приемников базовых станций благодаря своим превосходным шумовым характеристикам.
GaN-на-SiC — ведущая технология для усилителей мощности (УМ) в передатчиках макробазовых станций. Превосходная теплопроводность SiC эффективно рассеивает тепло от высокомощного слоя GaN, обеспечивая более мощную и надежную передачу сигнала на большие расстояния.
4. Невоспетый герой: специализированные субстраты для взаимосвязанного мира
Помимо энергетики и радиочастот, специализированные пластины позволяют использовать ключевые современные технологии:
Сапфировые подложки необходимы для производства синих и белых светодиодов на основе GaN-, которые доминируют в общем и автомобильном освещении. Они также имеют решающее значение для радиочастотных фильтров в смартфонах.
Пластины из плавленого кварца и борофлоат-стекла незаменимы в МЭМС-сенсорах, биочипах и современной упаковке (например, интерпозерах), где требуются их точная геометрия, термическая стабильность и изолирующие свойства.
Стратегические последствия для производителей устройств
Для компаний, разрабатывающих продукты нового-поколения, сотрудничество с поставщиком пластин, имеющим перспективный-портфель, является стратегической необходимостью. Возможность поставлять не только кремниевые, но и надежные пластины SiC, GaAs и сапфирового качества -технического качества от одного опытного партнера сокращает время квалификации и риски в цепочке поставок. Поставщики, предлагающие сопутствующие-дополнительные услуги-такие как эпитаксиальный рост (GaN, SOS), осаждение пленки и прецизионное нарезание кубиками,-предоставляют еще большее преимущество, поставляя полу-полуфабрикаты эпи-или деталей нестандартного-размера, ускоряя ваше время-на-рынке новейших-устройств в этих быстрорастущие-отрасли.