ดาวรุ่งแห่งเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม: แกลเลียมไนไตรด์ จุดเติบโตใหม่หลายจุดในอนาคต

เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ซิลิคอนคาร์ไบด์ อุปกรณ์จ่ายไฟแกลเลียมไนไตรด์จะมีข้อได้เปรียบมากกว่าในสถานการณ์ที่ต้องการประสิทธิภาพ ความถี่ ปริมาตร และปัจจัยอื่นๆ ที่ครอบคลุมในเวลาเดียวกัน เช่น อุปกรณ์ที่ใช้แกลเลียมไนไตรด์ประสบความสำเร็จในการนำไปใช้งานด้านการชาร์จเร็วในระดับขนาดใหญ่ ด้วยการใช้งานปลายน้ำใหม่ๆ ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง และเทคโนโลยีการเตรียมสารตั้งต้นแกลเลียมไนไตรด์ที่ก้าวหน้าอย่างต่อเนื่อง คาดว่าอุปกรณ์ GaN จะมีปริมาณเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และจะกลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญสำหรับการลดต้นทุน ประสิทธิภาพ และการพัฒนาสีเขียวอย่างยั่งยืน

ปัจจุบัน วัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามได้กลายเป็นส่วนสำคัญของอุตสาหกรรมเกิดใหม่เชิงยุทธศาสตร์ และยังกลายเป็นจุดยุทธศาสตร์สำคัญในการคว้าโอกาสด้านเทคโนโลยีสารสนเทศ การอนุรักษ์พลังงาน การลดการปล่อยมลพิษ และเทคโนโลยีความมั่นคงด้านการป้องกันประเทศยุคใหม่ แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) เป็นหนึ่งในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามที่เป็นตัวแทนมากที่สุดในฐานะวัสดุเซมิคอนดักเตอร์แบบแบนด์แก๊ปกว้าง (Wide Band Gap) ที่มีค่าแบนด์แก๊ป 3.4 eV

เมื่อวันที่ 3 กรกฎาคม จีนได้ปรับลดการส่งออกสินค้าที่เกี่ยวข้องกับแกลเลียมและเจอร์เมเนียม ซึ่งถือเป็นการปรับเปลี่ยนนโยบายครั้งสำคัญ โดยพิจารณาจากคุณสมบัติสำคัญของแกลเลียม ซึ่งเป็นโลหะหายาก ในฐานะ "วัตถุดิบใหม่ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์" และข้อได้เปรียบในการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ พลังงานใหม่ และสาขาอื่นๆ บทความนี้จะอภิปรายและวิเคราะห์แกลเลียมไนไตรด์ในแง่มุมของเทคโนโลยีการเตรียมการและความท้าทาย จุดเติบโตใหม่ในอนาคต และรูปแบบการแข่งขัน

บทนำสั้น ๆ :
แกลเลียมไนไตรด์เป็นวัสดุสารกึ่งตัวนำสังเคราะห์ชนิดหนึ่ง ซึ่งถือเป็นตัวแทนทั่วไปของวัสดุสารกึ่งตัวนำรุ่นที่สาม เมื่อเทียบกับวัสดุซิลิคอนแบบดั้งเดิม แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) มีข้อได้เปรียบคือ ช่องว่างแบนด์ขนาดใหญ่ สนามไฟฟ้าเบรกกิ้งสูง ความต้านทานต่อการเปิดต่ำ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสูง ประสิทธิภาพการแปลงสูง การนำความร้อนสูง และการสูญเสียต่ำ

แกเลียมไนไตรด์ผลึกเดี่ยวเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพยอดเยี่ยม ซึ่งสามารถใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบสื่อสาร เรดาร์ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยานยนต์ พลังงานไฟฟ้า การประมวลผลเลเซอร์ในอุตสาหกรรม เครื่องมือวัด และสาขาอื่นๆ ดังนั้น การพัฒนาและการผลิตจำนวนมากจึงเป็นจุดสนใจของประเทศต่างๆ และอุตสาหกรรมต่างๆ ทั่วโลก

การประยุกต์ใช้ GaN

สถานีฐานการสื่อสาร 1--5G
โครงสร้างพื้นฐานการสื่อสารไร้สายเป็นพื้นที่การใช้งานหลักของอุปกรณ์ RF แกเลียมไนไตรด์ คิดเป็น 50%
2--แหล่งจ่ายไฟสูง
คุณสมบัติ "ความสูงสองเท่า" ของ GaN มีศักยภาพในการแทรกซึมเข้าสู่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคประสิทธิภาพสูง ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการในการชาร์จเร็วและสถานการณ์การป้องกันการชาร์จได้
3--ยานยนต์พลังงานใหม่
จากมุมมองการใช้งานจริง อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามในรถยนต์ในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นอุปกรณ์ซิลิกอนคาร์ไบด์ แต่ยังมีวัสดุแกลเลียมไนไตรด์ที่เหมาะสมซึ่งสามารถผ่านการรับรองการควบคุมของรถยนต์สำหรับโมดูลอุปกรณ์จ่ายไฟ หรือวิธีการบรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสมอื่นๆ ซึ่งยังคงได้รับการยอมรับจากโรงงานทั้งหมดและผู้ผลิต OEM
4--ศูนย์ข้อมูล
เซมิคอนดักเตอร์กำลัง GaN ส่วนใหญ่ใช้ในหน่วยจ่ายไฟ PSU ในศูนย์ข้อมูล

โดยสรุป จากการระบาดของแอปพลิเคชันปลายน้ำใหม่ๆ และความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในเทคโนโลยีการเตรียมพื้นผิวแกเลียมไนไตรด์ คาดว่าอุปกรณ์ GaN จะมีปริมาณเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และจะกลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีสำคัญสำหรับการลดต้นทุน ประสิทธิภาพ และการพัฒนาสีเขียวที่ยั่งยืน