Üçüncü nesil yarı iletkenler hakkında bilgi edinin! GaN
2023-02-15
BENCE]
GaN güç cihazlarının geliştirilmesi için pazar talebinin çekişi çok önemlidir.Güç kaynağı ve PFC (güç faktörü düzeltmesi) alanından (2020'de pazara hakim olacak), UPS (kesintisiz güç kaynağı) ve motor sürücüsüne kadar birçok uygulama alanı, GaN-on-Si güç cihazlarının özelliklerinden faydalanacaktır. .
Bir pazar araştırma şirketi olan Yole Developmentpement, bu uygulamalara ek olarak, saf elektrikli araçların (EV) ve hibrit araçların (HEV'ler) da 2020'den sonra bu yeni malzeme ve cihazları benimsemeye başlayacağına inanıyor. GaN cihaz pazarının büyük bir kısmının 2020'de yaklaşık 600 milyon dolara ulaşması bekleniyor. O zaman, 6 inçlik bir gofret yaklaşık 580.000 GaN işleyebilir.2018 veya 2019'dan itibaren GaN'yi benimseyen EV ve HEV konseptine göre, GaN cihazlarının sayısı 2016'dan itibaren önemli ölçüde artacak ve 2020'ye kadar yıllık ortalama %80'lik (CAGR) büyüme oranıyla büyüyecek.
5G teknolojisinin kademeli olarak olgunlaşması ve RF Ön Uç çip pazarına getirilen fırsatla, geleneksel metal oksitlenmiş yarı iletkenler (Yanal Olarak Dağınık metal Oksit Yarı İletken) dahil olmak üzere gelecekte RF güç amplifikatörlerine (RF PA) olan talep artmaya devam edecektir. LDMOS; LDMOS, düşük maliyetli ve yüksek güç performans avantajlarına sahiptir) prosesi, özellikle daha fazla bileşen ve daha yüksek frekans gerektiren 5G teknolojisinde yerini yavaş yavaş Galyum Nitrür (GaN)'ye bırakmaktadır.Ayrıca galyum arsenit (GaAs) nispeten istikrarlı bir şekilde büyümektedir. Yeni RF teknolojisinin tanıtılmasıyla, RF PA, GaN'ın RF PA'sının 3W'tan fazla çıkış gücüyle ana işlem teknolojisi haline geleceği ve LDMOS'un pazar payının kademeli olarak düşeceği yeni işlem teknolojisi ile gerçekleştirilecektir.
5G teknolojisi, 5G kablosuz entegrasyonu ve mimari atılımlar elde etmek için milimetre dalga frekansını ve büyük ölçekli MIMO (Çok Girişli Çoklu Çıkış) anten uygulamalarını kapsadığından, Massive-MIMO ve milimetre dalga (mmWav gelecekte büyük ölçekte) nasıl benimsenir? e) İade sistemi gelişmenin anahtarı olacaktır.Yüksek 5G frekansı nedeniyle, galyum nitrürün (GaN) koşullarını karşıladığı, yani GaN pazarının daha fazla potansiyel iş fırsatına sahip olduğu, yüksek güçlü, yüksek performanslı ve yüksek yoğunluklu radyo frekansı bileşenlerine olan talep arttı.
【Üç】Galyum nitrür (GAN) nedir?
GaN malzemelerinin araştırılması ve uygulanması, küresel yarı iletken araştırmasının ön saflarında yer alır.Mikroelektronik cihazların ve optoelektronik cihazların geliştirilmesi için yeni bir yarı iletken malzemedir.SIC, elmas ve diğer yarı iletken malzemelerle birlikte birinci nesil Ge ve Si yarı iletken malzemeler, ikinci nesil GaAs ve InP olarak bilinmektedir.Kompozit yarı iletken malzemelerden sonra üçüncü nesil yarı iletken malzemeler.Geniş doğrudan bant aralıklarına, güçlü atomik bağlara, yüksek termal iletkenliğe, iyi kimyasal kararlılığa (neredeyse hiçbir asit tarafından aşınmaz) ve güçlü radyasyon direncine sahiptir.Fotoelektronların, yüksek sıcaklık ve yüksek güçlü cihazların ve yüksek frekanslı mikrodalga cihazların uygulanması için geniş beklentilere sahiptir.
Galyum nitrür (GAN), üçüncü nesil yarı iletken malzemelerin tipik bir temsilcisidir.T=300K'da, yarı iletken aydınlatmada ışık yayan diyotların temel bileşenidir.Galyum nitrür yapay bir malzemedir.Galyum nitrürün doğal oluşum koşulları son derece serttir.Galyum nitrürü metalik galyum ve nitrojen ile sentezlemek, doğada elde edilmesi imkansız olan 2.000 dereceden fazla yüksek sıcaklık ve yaklaşık 10.000 atmosfer basıncı gerektirir.
Hepimizin bildiği gibi, birinci nesil yarı iletken malzeme, esas olarak veri hesaplama ve depolama sorunlarını çözen silikondur;ikinci nesil yarı iletken, esas olarak veri iletimi problemini çözen, optik fiber iletişimine uygulanan galyum arsenit ile temsil edilir;üçüncü nesil yarı iletken, elektriksel ve optik dönüşümde ani performans gösteren galyum nitrür ile temsil edilir.Mikrodalga sinyal iletiminde daha verimlidir, bu nedenle aydınlatma, ekran, iletişim ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılabilir.1998'de Amerikalı bilim adamları ilk galyum nitrür transistörü geliştirdiler.
【Dört】Galyum nitrürün (GAN) özellikleriYüksek performans: esas olarak yüksek çıkış gücü, yüksek güç yoğunluğu, yüksek çalışma bant genişliği, yüksek verimlilik, küçük boyut, hafiflik vb. içerir. Şu anda, birinci ve ikinci nesil yarı iletken malzemelerin çıkış gücü sınıra ulaştı ve GaN yarı iletkenler, termal kararlılık performansındaki avantajları nedeniyle yüksek çalışma darbe genişliğine ve yüksek çalışma oranına kolayca ulaşabilir, anten ünitesi seviyesinin iletim gücünü 10 kat artırır.
Yüksek güvenilirlik: Güç cihazının ömrü, sıcaklığıyla yakından ilgilidir.Sıcaklık bağlantısı ne kadar yüksek olursa, ömür o kadar düşük olur.GaN malzemeleri, cihazların farklı sıcaklıklarda uyarlanabilirliğini ve güvenilirliğini büyük ölçüde artıran yüksek sıcaklık bağlantısı ve yüksek termal iletkenlik özelliklerine sahiptir.GaN cihazları, 650°C'nin üzerindeki askeri teçhizatta kullanılabilir.
Düşük maliyet: GaN yarı iletken uygulaması, verici antenin tasarımını etkili bir şekilde iyileştirebilir, emisyon bileşenlerinin ve amplifikatör serilerinin vb. sayısını azaltabilir ve maliyetleri etkili bir şekilde azaltabilir.Şu anda GaN, yeni radar ve karıştırıcılar için bir T/R (alıcı/kapalı) modülü elektronik cihaz malzemesi olarak GaA'ların yerini almaya başladı.ABD ordusundaki yeni nesil AMDR (katı hal aktif aşamalı dizi radarı) GaN yarı iletkenlerini kullanıyor.Galyum nitrürün yüksek bant genişliği, yüksek kırılma gerilimi, yüksek termal iletkenlik, yüksek elektron doygunluk sürüklenme hızı, güçlü radyasyon direnci ve iyi kimyasal stabiliteye sahip üstün özellikleri, onu teoride şimdiye kadarki en yüksek elektro-optik ve fotoelektrik dönüşüm verimliliğine sahip malzeme sistemi yapar. ve geniş spektrumlu, yüksek güçlü ve yüksek verimli bir mikroelektronik haline gelebilir., güç elektroniği, optoelektronik ve diğer cihazların temel temel malzemeleri.
GaN'nin geniş bant genişliği (3.4eV) ve safir malzemeleri, cihazların yüksek güç koşullarında çalışmasına elverişli olan iyi ısı yayma performansına sahip alt tabaka olarak kullanılır.Grup III nitrür malzemeleri ve cihazlarının sürekli derinleşen araştırma ve geliştirme çalışmaları ile GaInN ultra yüksek mavi ışık ve yeşil LED teknolojileri ticarileştirildi.Artık dünyanın dört bir yanındaki büyük şirketler ve araştırma kurumları, Blu-ray LED'lerin geliştirilmesi için rekabete büyük yatırımlar yaptı.
