فشار بی وقفه برای بهره وری بیشتر انرژی، چگالی توان بالاتر و اتصال سریع تر، باعث ایجاد یک تغییر اساسی در صنعت نیمه هادی شده است. در حالی که سیلیکون به تکامل خود ادامه می دهد، نیمه هادی های ترکیبی مانند کاربید سیلیکون (SiC) و نیترید گالیم (GaN)-اغلب بر روی بسترهایی مانند SiC یا یاقوت کبود رشد می کنند{2}}از جایگاه به جریان اصلی در حال حرکت هستند. این مقاله به بررسی محرک‌های بازار و کاربردهای متحول کننده می‌پردازد که به پذیرش این مواد پیشرفته ویفر کمک می‌کنند.
1. انقلاب وسایل نقلیه الکتریکی: ساخته شده بر روی SiC
انتقال صنعت خودرو به برقی شدن شاید بزرگترین محرک برای تقاضای ویفر SiC باشد. ماژول های قدرت SiC در قلب اینورتر کششی قرار دارند و برق DC باتری را به AC برای موتور تبدیل می کنند. در مقایسه با IGBT های سیلیکونی، ماسفت های SiC تلفات سوئیچینگ اینورتر را تا 70 درصد کاهش می دهند و این امکان را فراهم می کند:
برد رانندگی گسترده (5-10٪ بهبود) از همان بسته باتری.
شارژ سریعتر به دلیل عملکرد فرکانس بالاتر شارژرهای داخلی.
کاهش اندازه و وزن سیستم های مدیریت حرارتی.
با مقیاس تولید EV، تقاضا برای-کیفیت بالا، دارای نقص-کنترل ویفرهای 4H-N از نوع SiC به شدت افزایش می‌یابد و تامین‌کنندگان را به افزایش تولید ۶ اینچی و ۸ اینچی سوق می‌دهد.
2. فعال کردن انتقال انرژی سبز
سیستم های انرژی تجدیدپذیر به شدت به تبدیل توان کارآمد بستگی دارند. SiC در موارد زیر حیاتی می شود:
اینورترهای خورشیدی: به حداکثر رساندن برداشت انرژی با به حداقل رساندن تلفات تبدیل از پانل های فتوولتائیک به شبکه.
مبدل های توربین بادی: مدیریت سطوح توان بالا در فضاهای ناسل فشرده.
سیستم های ذخیره انرژی (ESS): جریان دو طرفه و کارآمد را بین شبکه، باتری ها و مصرف کنندگان فعال می کند.
استحکام و کارایی دستگاه‌های SiC مستقیماً به کاهش هزینه انرژی (LCOE) تبدیل می‌شود و تلاش‌های جهانی کربن‌زدایی را تسریع می‌کند.
3. زیرساخت 5G و فراتر از آن، که توسط GaAs و GaN پشتیبانی می‌شود
راه‌اندازی 5G و برنامه‌ریزی برای 6G به اجزای RF نیاز دارد که در فرکانس‌های موج میلی‌متری با خطی بودن و بازده انرژی بالا کار کنند. این دامنه GaAs و GaN-روی-SiC است.
GaAs برای تقویت‌کننده‌های کم‌صدا (LNA) و سوئیچ‌ها در آنتن‌های تلفن هوشمند و مسیرهای گیرنده ایستگاه پایه به دلیل عملکرد نویز عالی‌اش همچنان غالب است.
GaN-روی-SiC فناوری پیشرو برای تقویت‌کننده‌های قدرت (PA) در فرستنده‌های ایستگاه پایه ماکرو است. رسانایی حرارتی برتر SiC به طور موثر گرما را از لایه{3}GaN پرقدرت دفع می‌کند و امکان انتقال سیگنال قوی‌تر و مطمئن‌تر را در فواصل طولانی‌تر فراهم می‌کند.
4. قهرمان گمنام: بسترهای تخصصی برای یک جهان متصل
فراتر از قدرت و RF، ویفرهای تخصصی فناوری های مدرن کلیدی را فعال می کنند:
زیرلایه‌های یاقوت کبود برای تولید ال‌ای‌دی‌های آبی و سفید مبتنی بر GaN{0}}که بر روشنایی عمومی و خودرو غالب هستند، ضروری هستند. آنها همچنین برای فیلترهای RF در گوشی های هوشمند بسیار مهم هستند.
سیلیس ذوب شده و ویفرهای شیشه ای بوروفلوات در حسگرهای MEMS، تراشه های زیستی، و بسته بندی های پیشرفته (مثلاً interposers) ضروری هستند، جایی که هندسه دقیق، پایداری حرارتی و خواص عایق آن ها مورد نیاز است.
پیامدهای استراتژیک برای سازندگان دستگاه
برای شرکت‌هایی که محصولات نسل بعدی- را توسعه می‌دهند، تعامل با یک تامین‌کننده ویفر که دارای مجموعه‌ای آینده‌نگر-است یک ضرورت استراتژیک است. توانایی تهیه نه تنها سیلیکون، بلکه ویفرهای با درجه مشخصات-SiC، GaAs و یاقوت کبود از یک شریک مجرد و آگاه، زمان صلاحیت و ریسک زنجیره تامین را کاهش می‌دهد. تامین‌کنندگانی که خدمات ارزش افزوده مرتبط-از قبیل رشد هم‌میان (GaN، SOS)، رسوب فیلم، و قطعه‌سازی دقیق{7}}ارائه می‌دهند، مزیت بیشتری را با ارائه ویفرهای نیمه تمام-epi{9}}یا ویفرهای نیمه‌تمام یا سفارشی{10}اندازه{10}اندازه‌های زمان{1{1{1} شما، برای acceler ارائه می‌کنند. دستگاه‌های پیشرفته-در این بخش‌های رشد{14}بالا.
