ดาวรุ่งแห่งเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม: แกเลียมไนไตรด์ จุดเติบโตใหม่หลายประการในอนาคต

เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ อุปกรณ์จ่ายไฟแกเลียมไนไตรด์จะมีข้อได้เปรียบมากกว่าในสถานการณ์ที่ต้องใช้ประสิทธิภาพ ความถี่ ปริมาตร และด้านอื่นๆ ที่ครอบคลุมในเวลาเดียวกัน เช่น อุปกรณ์ที่ใช้แกเลียมไนไตรด์ได้รับการนำไปใช้อย่างประสบความสำเร็จในด้านการชาร์จเร็วในระดับใหญ่ ด้วยการระบาดของการใช้งานปลายน้ำใหม่ๆ และความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการเตรียมพื้นผิวแกเลียมไนไตรด์ คาดว่าอุปกรณ์ GaN จะมีปริมาณเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และจะกลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักสำหรับการลดต้นทุนและประสิทธิภาพ การพัฒนาสีเขียวอย่างยั่งยืน

ปัจจุบัน วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามได้กลายมาเป็นส่วนสำคัญของอุตสาหกรรมเกิดใหม่เชิงยุทธศาสตร์ และยังกลายเป็นจุดควบคุมเชิงยุทธศาสตร์ในการยึดครองเทคโนโลยีสารสนเทศ การอนุรักษ์พลังงาน การลดการปล่อยมลพิษ และเทคโนโลยีความปลอดภัยด้านการป้องกันประเทศรุ่นต่อไป ในบรรดาวัสดุเหล่านี้ แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) เป็นหนึ่งในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามที่เป็นตัวแทนมากที่สุดในฐานะวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่มีแบนด์แก๊ปกว้าง โดยมีแบนด์แก๊ป 3.4eV

เมื่อวันที่ 3 กรกฎาคม จีนได้เพิ่มความเข้มงวดในการส่งออกสินค้าที่เกี่ยวข้องกับแกลเลียมและเจอร์เมเนียม ซึ่งถือเป็นการปรับเปลี่ยนนโยบายที่สำคัญ โดยพิจารณาจากคุณสมบัติที่สำคัญของแกลเลียม ซึ่งเป็นโลหะหายากในฐานะ "เมล็ดพืชใหม่ของอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์" และข้อได้เปรียบในการนำไปใช้ในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ พลังงานใหม่ และสาขาอื่นๆ อย่างกว้างขวาง เมื่อพิจารณาถึงการเปลี่ยนแปลงนโยบายนี้ บทความนี้จะหารือและวิเคราะห์แกลเลียมไนไตรด์จากแง่มุมของเทคโนโลยีการเตรียมการและความท้าทาย จุดเติบโตใหม่ในอนาคต และรูปแบบการแข่งขัน

บทนำสั้น ๆ :
แกลเลียมไนไตรด์เป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สังเคราะห์ชนิดหนึ่ง ซึ่งถือเป็นตัวแทนทั่วไปของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุซิลิกอนแบบดั้งเดิมแล้ว แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) มีข้อได้เปรียบคือมีแบนด์แก็ปขนาดใหญ่ มีสนามไฟฟ้าสลายตัวสูง ต้านทานการเปิดต่ำ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสูง ประสิทธิภาพการแปลงสูง การนำความร้อนสูง และการสูญเสียต่ำ

แกเลียมไนไตรด์ผลึกเดี่ยวเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพดีเยี่ยม ซึ่งสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบสื่อสาร เรดาร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ พลังงานไฟฟ้า การประมวลผลด้วยเลเซอร์ในอุตสาหกรรม เครื่องมือวัด และสาขาอื่นๆ ดังนั้น การพัฒนาและการผลิตจำนวนมากจึงเป็นจุดสนใจของประเทศต่างๆ และอุตสาหกรรมต่างๆ ทั่วโลก

การประยุกต์ใช้ GaN

สถานีฐานการสื่อสาร 1--5G
โครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารไร้สายเป็นพื้นที่การใช้งานหลักของอุปกรณ์ RF แกเลียมไนไตรด์ คิดเป็น 50%
2--แหล่งจ่ายไฟสูง
คุณสมบัติ "ความสูงสองเท่า" ของ GaN นั้นมีศักยภาพในการนำไปใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคประสิทธิภาพสูงได้เป็นอย่างดี ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการในการชาร์จเร็วและสถานการณ์การป้องกันการชาร์จได้
3--ยานยนต์พลังงานใหม่
จากมุมมองของการใช้งานจริง อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามในรถยนต์ในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ แต่ยังมีวัสดุแกเลียมไนไตรด์ที่เหมาะสมที่สามารถผ่านการรับรองการควบคุมยานยนต์ของโมดูลอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือวิธีการบรรจุภัณฑ์อื่นๆ ที่เหมาะสม ซึ่งยังคงได้รับการยอมรับจากโรงงานทั้งหมดและผู้ผลิต OEM
4--ศูนย์ข้อมูล
เซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้า GaN ส่วนใหญ่ใช้ในหน่วยจ่ายไฟ PSU ในศูนย์ข้อมูล

โดยสรุป จากการระบาดของการใช้งานปลายทางใหม่ๆ และความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีการเตรียมพื้นผิวแกเลียมไนไตรด์ คาดว่าอุปกรณ์ GaN จะมีปริมาณเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และจะกลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญสำหรับการลดต้นทุนและประสิทธิภาพและการพัฒนาสีเขียวที่ยั่งยืน