>
>
2023-08-16
Kluczowe surowce półprzewodnikowe podlegające kontroli eksportu
1 sierpnia 2023 r. Ministerstwo Handlu i Generalna Administracja Celna Chin oficjalnie wprowadziły kontrole eksportu surowców półprzewodnikowych galu i germanu.W branży krążą różne opinie na temat tego posunięcia i wiele osób uważa, że jest to odpowiedź na ulepszoną kontrolę holenderskiego ASML nad eksportem maszyn litograficznych.Ale w sierpniu 2022 r. Stany Zjednoczone umieściły materiał półprzewodnikowy o wysokiej czystości, tlenek galu, na liście kontroli zakazanego eksportu do Chin.Biuro Przemysłu i Bezpieczeństwa (BIS) Departamentu Handlu Stanów Zjednoczonych ogłosiło również włączenie materiałów półprzewodnikowych czwartej generacji, takich jak tlenek galu i diament, które mogą wytrzymać wysokie temperatury i napięcia, a także oprogramowanie ECAD zaprojektowane specjalnie dla układów scalonych w 3 nm i poniżej, w nowe kontrole eksportu.
W tamtym czasie niewiele osób zwracało uwagę na tę kontrolę eksportu i dopiero rok później Chiny włączyły gal do listy kontroli eksportu, aby przemysł zaczął zwracać uwagę na ważny materiał półprzewodników czwartej generacji - gal tlenek.Gal i german to kluczowe surowce w przemyśle półprzewodnikowym, a ich zastosowania obejmują produkcję półprzewodników pierwszej do czwartej generacji.Obecnie, gdy prawo Moore'a staje w obliczu wąskiego gardła, materiały półprzewodnikowe o większej szerokości przerwy wzbronionej, takie jak diament, tlenek galu, AlN i BN, mają potencjał, aby stać się siłą napędową technologii informacyjnej nowej generacji ze względu na ich doskonałe właściwości fizyczne.
Dla Chin jest to krytyczny okres dla rozwoju półprzewodników, a różne sankcje ze strony Stanów Zjednoczonych sprawiły, że badania nad kluczowymi rewolucyjnymi materiałami, takimi jak tlenek galu, stały się kluczowym przełomowym ograniczeniem.Pomimo licznych wyzwań, jeśli uda nam się odnieść sukces w tej rewolucji w technologii półprzewodników, Chiny będą miały potencjał, by przeskoczyć z potęgi produkcyjnej do potęgi produkcyjnej, dokonując naprawdę bezprecedensowej transformacji w ciągu stulecia.To nie tylko ważny sprawdzian siły technologicznej Chin, ale także ważna okazja do pokazania zdolności Chin do stawienia czoła globalnym wyzwaniom technologicznym.
Zalety wykraczające poza węglik krzemu i tlenek galu
Tlenek galu, materiał półprzewodnikowy czwartej generacji, ma takie zalety, jak duża szerokość pasma wzbronionego (4,8 eV), wysoka siła pola przebicia krytycznego (8MV/cm) i dobre właściwości przewodzenia.Tlenek galu ma pięć potwierdzonych form krystalicznych, wśród których najbardziej stabilna jest β-Ga2O3.Szerokość pasma wzbronionego wynosi 4,8-4,9 eV, a natężenie pola przebicia dochodzi do 8 MV/cm.Jego opór przewodzenia jest znacznie niższy niż w przypadku SiC i GaN, co znacznie zmniejsza straty przewodzenia urządzenia.Jego charakterystyczny parametr Baliga Premium (BFOM) wynosi aż 3400, około 10 razy więcej niż SiC i 4 razy więcej niż GaN.
W porównaniu z węglikiem krzemu i azotkiem galu proces wzrostu tlenku galu można osiągnąć metodą ciekłego stopu pod ciśnieniem atmosferycznym, co zapewnia wysoką jakość, wysoką wydajność i niski koszt.Ze względu na swoje właściwości, węglik krzemu i azotek galu mogą być wytwarzane wyłącznie metodą w fazie gazowej, co wymaga utrzymania środowiska produkcyjnego w wysokiej temperaturze i zużycia dużej ilości energii.Oznacza to, że tlenek galu będzie miał przewagę kosztową w produkcji i wytwarzaniu i jest odpowiedni dla krajowych producentów, aby szybko zwiększyć moce produkcyjne.
W porównaniu z węglikiem krzemu tlenek galu przewyższa węglik krzemu prawie we wszystkich parametrach użytkowych.Zwłaszcza dzięki dużej szerokości pasma wzbronionego i dużej sile pola przebicia ma znaczące zalety w zastosowaniach o dużej mocy i wysokiej częstotliwości
Konkretne zastosowania i potencjał rynkowy tlenku galu
Perspektywy rozwoju tlenku galu są coraz bardziej widoczne, a rynek jest obecnie zmonopolizowany głównie przez dwóch japońskich gigantów, Novell Crystal Technology (NCT) i Flosfia.NCT inwestuje w badania i rozwój tlenku galu od 2012 roku, z powodzeniem przebijając się przez wiele kluczowych technologii, w tym 2-calowe kryształy tlenku galu i technologię epitaksjalną, a także masową produkcję materiałów z tlenku galu.Jego skuteczność i wysoka wydajność zostały powszechnie uznane w branży.Z powodzeniem wyprodukowała masowo 4-calowe płytki z tlenku galu w 2021 roku i zaczęła dostarczać płytki do klientów, po raz kolejny zapewniając Japonii przewagę w konkurencji półprzewodników złożonych trzeciej generacji.
Zgodnie z przewidywaniami NCT, rynek płytek z tlenku galu będzie szybko rósł w następnej dekadzie i wzrośnie do około 3,02 miliarda RMB do 2030 r. FLOSFIA przewiduje, że do 2025 r. wielkość rynku urządzeń zasilających z tlenku galu zacznie przewyższać rynek azotku galu , osiągając 1,542 miliarda dolarów amerykańskich (około 10 miliardów RMB) do 2030 roku, co stanowi 40% węglika krzemu i 1,56 razy więcej azotku galu.Zgodnie z przewidywaniami Fuji Economy, wielkość rynku elementów mocy z tlenku galu osiągnie 154,2 miliarda jenów (około 9,276 miliarda juanów) do 2030 r., przewyższając wielkość rynku elementów mocy z azotku galu.Trend ten odzwierciedla znaczenie i przyszły potencjał tlenku galu w urządzeniach energoelektronicznych.
Tlenek galu ma znaczące zalety w pewnych określonych obszarach zastosowań.W dziedzinie energoelektroniki urządzenia zasilające z tlenku galu częściowo pokrywają się z azotkiem galu i węglikiem krzemu.W dziedzinie wojskowej są one stosowane głównie w systemach sterowania mocą, takich jak działa elektromagnetyczne dużej mocy, czołgi, myśliwce i statki, a także odporne na promieniowanie i odporne na wysokie temperatury zasilacze lotnicze.Sektor cywilny ma zastosowanie głównie w takich dziedzinach, jak sieci energetyczne, trakcja elektryczna, fotowoltaika, pojazdy elektryczne, sprzęt AGD, sprzęt medyczny i elektronika użytkowa.
Nowy rynek pojazdów energetycznych zapewnia również ogromny scenariusz zastosowań dla tlenku galu.Jednak w Chinach urządzenia zasilające na poziomie pojazdu zawsze były słabe, a obecnie nie ma SiC MOS IDM na poziomie pojazdu.Chociaż kilka firm Fabless, które zawarły umowę z XFab, może szybko wprowadzić na rynek kompleksowe specyfikacje SBD i MOS, a postęp w sprzedaży i finansowaniu jest stosunkowo płynny, w przyszłości nadal muszą zbudować własny FAB, aby opanować zdolności produkcyjne i opracować unikalne procesy, w w celu wygenerowania zróżnicowanych przewag konkurencyjnych.
Stacje ładowania są bardzo wrażliwe na koszty, co stwarza okazję dla tlenku galu.Jeśli
Jeśli tlenek galu może spełniać, a nawet przekraczać wymagania wydajnościowe, zdobywając jednocześnie uznanie na rynku z korzyścią kosztową, istnieje duża szansa na jego zastosowanie w tej dziedzinie.
Na rynku urządzeń RF pojemność rynkowa tlenku galu może odnosić się do rynku urządzeń epitaksjalnych z azotku galu z węglika krzemu.Sercem nowych pojazdów energetycznych jest falownik, który ma bardzo wysokie wymagania dotyczące specyfikacji urządzenia.Obecnie firmy takie jak Italy Semiconductor, Hitachi, Ansemy i Rohm są w stanie masowo produkować i dostarczać tranzystory MOSFET SiC klasy motoryzacyjnej.Oczekuje się, że do 2026 roku liczba ta wzrośnie do 2,222 miliarda USD (około 15 miliardów RMB), co wskazuje, że tlenek galu ma szerokie perspektywy zastosowań i potencjał rynkowy na rynku urządzeń RF.
Innym ważnym zastosowaniem w dziedzinie energoelektroniki są akumulatory 48V.Przy powszechnym stosowaniu akumulatorów litowych system o wyższym napięciu może zastąpić system napięciowy 12 V akumulatorów ołowiowych, osiągając cele związane z wysoką wydajnością, redukcją masy i oszczędnością energii.Te systemy akumulatorów litowych będą szeroko wykorzystywać napięcie 48 V, a w przypadku elektronicznych systemów zasilania wymagana jest wysokowydajna konwersja 48 V → 12 V/5 V.Biorąc za przykład rynek dwukołowych pojazdów elektrycznych, według danych z 2020 r. ogólna produkcja elektrycznych pojazdów dwukołowych w Chinach wyniosła 48,34 mln sztuk, co oznacza wzrost rok do roku o 27,2%, a wskaźnik penetracji akumulatorów litowych przekroczył 16%.W obliczu takiego rynku, wysokonapięciowe urządzenia wysokoprądowe 100 V, takie jak tlenek galu, GaN i urządzenia SG-MOS na bazie krzemu, są ukierunkowane na to zastosowanie i podejmują wysiłki.
W dziedzinie przemysłu ma kilka głównych możliwości i zalet, w tym jednobiegunową wymianę bipolarną, wyższą efektywność energetyczną, łatwość masowej produkcji i wymagania dotyczące niezawodności.Te cechy sprawiają, że tlenek galu może potencjalnie odgrywać ważną rolę w przyszłych zastosowaniach energetycznych.Oczekuje się, że w dłuższej perspektywie urządzenia zasilające z tlenku galu będą odgrywać rolę na rynku 650 V/1200 V/1700 V/3300 V i oczekuje się, że w latach 2025–2030 w pełni spenetrują branżę motoryzacyjną i sprzętu elektrycznego. W perspektywie krótkoterminowej tlenek galu urządzenia zasilające pojawią się najpierw w takich dziedzinach, jak elektronika użytkowa, sprzęt AGD oraz wysoce niezawodne i wydajne zasilacze przemysłowe.Te cechy mogą prowadzić do konkurencji między materiałami, takimi jak krzem (Si), węglik krzemu (SiC) i azotek galu (GaN).
Autor uważa, że konkurencja dla tlenku galu w ciągu najbliższych kilku lat będzie koncentrować się na konwencjonalnym wykorzystaniu urządzeń 650 V na platformie 400 V.Konkurencja w tej dziedzinie będzie obejmować wiele czynników, takich jak częstotliwość przełączania, straty energii, koszt chipów, koszt systemu i niezawodność.Jednak wraz z rozwojem technologii platforma może zostać zmodernizowana do 800 V, co będzie wymagało użycia urządzeń 1200 V lub 1700 V, co już jest obszarem przewagi dla SiC i Ga2O3.W tym konkursie startupy mają możliwość ustanowienia świadomości scenariuszy, systemu regulacji pojazdów i mentalności klientów poprzez dogłębną komunikację z klientami, kładąc solidny fundament pod zastosowanie falowników dla klientów korporacyjnych z branży motoryzacyjnej.
Ogólnie rzecz biorąc, tlenek galu ma ogromny potencjał w dziedzinie urządzeń zasilających i może konkurować z materiałami takimi jak SiC i GaN w wielu dziedzinach, aby zaspokoić potrzeby zastosowań o wysokiej wydajności, takich jak wysoka wydajność, niskie zużycie energii, wysoka częstotliwość i wysoka temperatura .Jednak penetracja nowych materiałów w zastosowaniach takich jak falowniki i ładowarki wymaga czasu i ciągłego opracowywania odpowiednich specyfikacji dla konkretnych zastosowań oraz stopniowego promowania ich na rynku.
Skontaktuj się z nami w dowolnym momencie
