Chiny SHANGHAI FAMOUS TRADE CO.,LTD Wiadomości Firmowe

I]   Dla rozwoju urządzeń zasilających GaN kluczowe znaczenie ma trakcja popytu rynkowego.Od dziedziny zasilania i PFC (korekcja współczynnika mocy) (które zdominują rynek w 2020 r.), po UPS (zasilanie bezprzerwowe) i napęd silnikowy, wiele dziedzin zastosowań skorzysta z właściwości urządzeń zasilających GaN-on-Si .   Yole Developpement, firma zajmująca się badaniem rynku, uważa, że ​​oprócz tych zastosowań, po 2020 r. nowe materiały i urządzenia zaczną być stosowane w pojazdach czysto elektrycznych (EV) i pojazdach hybrydowych (HEV). rynku urządzeń GaN prawdopodobnie osiągnie około 600 milionów dolarów w 2020 roku. W tym czasie 6-calowa płytka może przetwarzać około 580 000 GaN.Zgodnie z koncepcją EV i HEV przyjmujących GaN od 2018 lub 2019 roku, liczba urządzeń GaN znacznie wzrośnie od 2016 roku i będzie rosła średniorocznie o 80% (CAGR) do 2020 roku.   Wraz ze stopniową dojrzałością technologii 5G i możliwościami, jakie niesie rynek chipów RF Front End, zapotrzebowanie na wzmacniacze mocy RF (RF PA) będzie nadal rosło w przyszłości, w tym na tradycyjne półprzewodniki oksydowane metalicznie (Laterally Diffused metal The Oxide Semiconductor ( LDMOS (LDMOS ma niskie koszty i wysoką moc) jest stopniowo zastępowany przez azotek galu (GaN), zwłaszcza w technologii 5G, która wymaga większej liczby komponentów i wyższych częstotliwości. Ponadto arsenek galu (GaAs) rośnie stosunkowo stabilnie. Wprowadzając nową technologię RF, RF PA zostanie zrealizowany z nową technologią procesową, wśród której RF PA GaN stanie się główną technologią procesową o mocy wyjściowej większej niż 3 W, a udział w rynku LDMOS będzie stopniowo spadał.   Ponieważ technologia 5G obejmuje zastosowania anten o częstotliwości fal milimetrowych i wielkoskalowych MIMO (Multi-Input Multi-Output) w celu osiągnięcia integracji bezprzewodowej 5G i przełomów architektonicznych, jak w przyszłości zaadoptować Massive-MIMO i fale milimetrowe (mmWav na dużą skalę? e) Kluczem do rozwoju będzie system powrotów.Ze względu na wysoką częstotliwość 5G wzrosło zapotrzebowanie na komponenty częstotliwości radiowej o dużej mocy, wysokiej wydajności i dużej gęstości, z których azotek galu (GaN) spełnia swoje warunki, czyli rynek GaN ma więcej potencjalnych możliwości biznesowych.         【Trzy】 Co to jest azotek galu (GAN)?   Badania i zastosowanie materiałów GaN to wiodący punkt w światowych badaniach nad półprzewodnikami.Jest to nowy materiał półprzewodnikowy do rozwoju urządzeń mikroelektronicznych i urządzeń optoelektronicznych.Wraz z SIC, diamentem i innymi materiałami półprzewodnikowymi jest znany jako pierwsza generacja materiałów półprzewodnikowych Ge i Si, druga generacja GaAs i InP.Materiały półprzewodnikowe trzeciej generacji po kompozytowych materiałach półprzewodnikowych.Ma szerokie bezpośrednie pasmo wzbronione, silne wiązania atomowe, wysoką przewodność cieplną, dobrą stabilność chemiczną (prawie nie koroduje żadnym kwasem) i dużą odporność na promieniowanie.Ma szerokie perspektywy zastosowania fotoelektronów, urządzeń wysokotemperaturowych i dużej mocy oraz urządzeń mikrofalowych wysokiej częstotliwości.   Azotek galu (GAN) jest typowym przedstawicielem materiałów półprzewodnikowych trzeciej generacji.Przy T=300K jest głównym składnikiem diod elektroluminescencyjnych w oświetleniu półprzewodnikowym.Azotek galu jest materiałem sztucznym.Warunki do naturalnego powstawania azotku galu są niezwykle trudne.Do syntezy azotku galu z metalicznym galem i azotem potrzeba ponad 2000 stopni wysokich temperatur i prawie 10 000 ciśnienia atmosferycznego, co jest niemożliwe do osiągnięcia w naturze.   Jak wszyscy wiemy, materiałem półprzewodnikowym pierwszej generacji jest krzem, który głównie rozwiązuje problemy przetwarzania i przechowywania danych;półprzewodnik drugiej generacji jest reprezentowany przez arsenek galu, który jest stosowany do komunikacji światłowodowej, głównie rozwiązując problem transmisji danych;półprzewodnik trzeciej generacji jest reprezentowany przez azotek galu, który ma nagłe właściwości konwersji elektrycznej i optycznej.Jest bardziej wydajny w transmisji sygnału mikrofalowego, dzięki czemu może być szeroko stosowany w oświetleniu, wyświetlaniu, komunikacji i innych dziedzinach.W 1998 roku amerykańscy naukowcy opracowali pierwszy tranzystor z azotku galu.   【Cztery】 Właściwości azotku galu (GAN)   Wysoka wydajność: obejmuje głównie wysoką moc wyjściową, dużą gęstość mocy, dużą przepustowość roboczą, wysoką wydajność, mały rozmiar, niewielką wagę itp. Obecnie moc wyjściowa materiałów półprzewodnikowych pierwszej i drugiej generacji osiągnęła limit, a GaN półprzewodniki mogą z łatwością osiągnąć wysoką szerokość impulsu roboczego i wysoki współczynnik pracy ze względu na zalety w zakresie stabilności termicznej, zwiększając 10-krotnie moc transmisji poziomu jednostki anteny.   Wysoka niezawodność: Żywotność urządzenia zasilającego jest ściśle związana z jego temperaturą.Im wyższa temperatura złącza, tym niższa żywotność.Materiały GaN charakteryzują się wysoką temperaturą złącza i wysoką przewodnością cieplną, co znacznie poprawia adaptowalność i niezawodność urządzeń w różnych temperaturach.Urządzenia GaN mogą być stosowane w sprzęcie wojskowym powyżej 650°C.   Niski koszt: Zastosowanie półprzewodnika GaN może skutecznie poprawić konstrukcję anteny nadawczej, zmniejszyć liczbę elementów emisji i serii wzmacniaczy itp., a także skutecznie obniżyć koszty.Obecnie GaN zaczął zastępować GaA jako materiał elektroniczny modułu T/R (odbiornik/wyłącznik) dla nowych radarów i zakłócaczy.Następna generacja AMDR (solid-state active phased array radar) w armii amerykańskiej wykorzystuje półprzewodniki GaN.Doskonałe właściwości azotku galu z dużą szerokością pasma, wysokim napięciem przebicia, wysoką przewodnością cieplną, dużą prędkością dryfu nasycenia elektronów, dużą odpornością na promieniowanie i dobrą stabilnością chemiczną sprawiają, że jest to system materiałowy o najwyższej jak dotąd wydajności konwersji elektrooptycznej i fotoelektrycznej i może stać się mikroelektroniką o szerokim spektrum, dużej mocy i wysokiej wydajności., kluczowe podstawowe materiały energoelektroniki, optoelektroniki i innych urządzeń.   Szerokie pasmo GaN (3,4 eV) i szafirowe materiały są wykorzystywane jako podłoże, które ma dobre właściwości rozpraszania ciepła, co sprzyja działaniu urządzeń w warunkach dużej mocy.Dzięki ciągłym pogłębiającym się badaniom i rozwojowi materiałów i urządzeń azotkowych grupy III, skomercjalizowano technologie GaInN o ultrawysokim niebieskim świetle i zielonych diodach LED.Teraz duże firmy i instytucje badawcze na całym świecie dużo zainwestowały w rywalizację o rozwój technologii Blu-ray LED.   【V】 Zastosowanie azotku galu

Materiał półprzewodnikowy trzeciej generacji ma zalety w zakresie wydajności materiałowej, których nie można porównać z materiałami krzemowymi.Sądząc po charakterystyce szerokości pasma, przewodności cieplnej, przebicia pola elektrycznego i innych cech określających wydajność urządzenia, półprzewodnik trzeciej generacji jest lepszy niż materiał krzemowy.Dlatego wprowadzenie półprzewodników trzeciej generacji może z powodzeniem rozwiązać niedociągnięcia dzisiejszych materiałów krzemowych i ulepszyć urządzenie.Rozpraszanie ciepła, straty przewodzenia, wysoka temperatura, wysoka częstotliwość i inne cechy są znane jako nowy silnik w przemyśle optoelektronicznym i mikroelektronicznym. Wśród nich GaN ma szerokie zastosowanie i jest uważany za jeden z najważniejszych po krzemie materiałów półprzewodnikowych.W porównaniu z szeroko stosowanymi obecnie urządzeniami zasilającymi opartymi na krzemie, urządzenia zasilające GaN mają wyższą krytyczną siłę pola elektrycznego, niższą rezystancję w stanie otwartym i szybszą częstotliwość przełączania, co może osiągnąć wyższą wydajność systemu i pracować w wysokich temperaturach.   Trudności jednorodnej epitaksji       Linki zGaNłańcucha przemysłu półprzewodnikowego to: podłoże →GaNrozszerzenie materiałowe → projektowanie urządzeń → produkcja urządzeń.Wśród nich podłoże jest podstawą całego łańcucha przemysłowego.   Jako podłoże,GaNjest naturalnie najbardziej odpowiednim materiałem podłoża do uprawy jakoGaNfilm epitaksjalny.Homogeniczny wzrost epitaksjalny może zasadniczo rozwiązać problem niedopasowania sieci i niedopasowania termicznego napotykanego przez zastosowanie heterogenicznych materiałów podłoża, zminimalizować stres spowodowany różnicami właściwości między materiałami podczas procesu wzrostu i może wyhodować wysokiej jakościGaNwarstwa epitaksjalna, której nie można porównać z niejednorodnym podłożem.Na przykład wysokiej jakości arkusze epitaksjalne z azotku galu można hodować z azotkiem galu jako podłożem.Gęstość defektów wewnętrznych można zmniejszyć do jednej tysięcznej arkusza epitaksjalnego z szafirowym podłożem, co może skutecznie obniżyć temperaturę złączadiody LEDi zwiększyć jasność na jednostkę powierzchni o więcej niż10czasy.   Jednak obecnie materiał podłoża powszechnie stosowany wGaNurządzeń nie jest pojedynczym kryształemGaN.Głównym powodem jest to, że jest to słowo: Trudne!W porównaniu z konwencjonalnymi materiałami półprzewodnikowymi wzrostGaNmonokryształów jest powolny, a kryształ jest trudny w uprawie i kosztowny.   GaN byłpo raz pierwszy zsyntetyzowany w1932, Kiedyazotek galubyłzsyntetyzowanyzNH3 i czystego metaluGa.Od tego czasu, chociaż przeprowadzono wiele pozytywnych badań nad materiałami monokrystalicznymi z azotku galu, ponieważGaNnie może się stopić pod ciśnieniem atmosferycznym, ulega rozkładowiGaIN2Nawysoka temperaturai ciśnienie rozkładu w temperaturze topnienia(2300°C) Jesttak wysokie, jak6 GPa.Obecny sprzęt do wzrostu jest trudny do wytrzymania tak wysokiego ciśnienia wGaNtemperatura topnienia.Dlatego tradycyjna metoda topienia nie może być stosowana do wzrostuGaNmonokryształy, więc heterogeniczna epitaksja może być wybrana tylko na innych podłożach.Obecnie,GaNUrządzenia oparte są głównie na heterogenicznych podłożach(krzem, węglik krzemu, szafir itp.),dokonywanie rozwojuGaNpodłoża monokrystaliczne i jednorodne urządzenia epitaksjalne pozostają w tyle za zastosowaniem heterogenicznych urządzeń epitaksjalnych.   Kilka materiałów podłoża       Szafir Szafir(α-Al2O3),znany również jako korund, jest najczęściej używany komercyjniePROWADZONYmateriał podłoża, zajmujący dużą częśćPROWADZONYrynek podłoża.We wczesnym okresie użytkowania szafirowe podłoże odzwierciedla jego wyjątkowe zalety.TheGaNwyhodowany film jest porównywalny z gęstością dyslokacji filmu wyhodowanego naSiCsubstrat, a szafir jest uprawiany za pomocą technologii topienia.Proces jest bardziej dojrzały.Może uzyskać niższy koszt, większy rozmiar i wysokiej jakości monokryształ, który nadaje się do rozwoju przemysłowego.Dlatego jest to najwcześniejszy i najczęściej stosowany materiał podłoża wPROWADZONYprzemysł.   węglik krzemu   Węglik krzemu to grupaIV-IVpółprzewodnikowy materiał, który jest obecnie drugim co do wielkości szafiremPROWADZONYmateriałem podłoża w udziale w rynku.SiCma wiele rodzajów kryształów, które można podzielić na trzy kategorie: sześcienny(Jak na przykład3C-SiC),sześciokątny(Jak na przykład4H-SiC)i diament(Jak na przykład15R-SiC).Większość kryształów jest3C,4HI6H, z którego4HI6H-SiCsą używane głównie jakoGaNpodłoża.   Węglik krzemu jest bardzo odpowiedni do byciaPROWADZONYpodłoże.Jednak ze względu na wysoką jakość wzrostu, duże rozmiarySiCmonokryształ jest trudny iSiCjest strukturą warstwową, która jest łatwa do czyszczenia, a wydajność obróbki jest słaba.Łatwo jest wprowadzić defekty schodkowe na powierzchni podłoża, co wpływa na jakość warstwy epitaksjalnej.CenaSiCpodłoże o tej samej wielkości jest dziesiątki razy większe niż podłoże szafirowe, a wysoka cena ogranicza jego zastosowanie na dużą skalę.   Krzem monokrystaliczny   Materiał krzemowy jest obecnie najczęściej używanym i dojrzałym materiałem półprzewodnikowym.Ze względu na wysoką dojrzałość technologii wzrostu monokrystalicznego materiału krzemowego łatwo jest uzyskać tani, duży rozmiar(6-12cale)i wysokiej jakości podłoże, które może znacznie obniżyć kosztydiody LED.Ponadto, ponieważ krzem monokrystaliczny jest szeroko stosowany w dziedzinie mikroelektroniki, bezpośrednia integracjaPROWADZONYukłady scalone i układy scalone mogą być realizowane przy użyciu monokrystalicznego podłoża krzemowego, co sprzyja miniaturyzacjiPROWADZONYurządzenia.Ponadto w porównaniu z najczęściej używanymiPROWADZONYpodłoże, szafir, krzem monokrystaliczny ma pewne zalety w działaniu: wysoka przewodność cieplna, dobra przewodność elektryczna, można przygotować struktury pionowe i jest bardziej odpowiedni dla dużej mocyPROWADZONYprzygotowanie. Streszczenie       W ostatnich latach rynek stawia coraz większe wymagania dotyczące wydajnościGaNurządzeń, zwłaszcza urządzeń o dużej gęstości prądu(jak lasery)oraz urządzenia elektroniczne dużej mocy i odporne na wysokie napięcie.Na przykład gęstość dyslokacji laserów dużej mocy o długiej żywotności nie może przekraczać 105 cm-2zamówienie.Ze względu na dobrze znane wady heterogenicznej epitaksji, takie jak niedopasowanie sieci, duża gęstość dyslokacji spowodowana niedopasowaniem współczynnika rozszerzalności cieplnej, mozaikowa struktura krystaliczna, naprężenia dwuosiowe i wypaczenie płytki, wydajność urządzenia jest znacznie ograniczona przez jakość struktury podłoża .Oczywiście idealnym rozwiązaniem tego problemu jest wciąż przełom w technologii wytwarzania monokrystalicznego azotku galu.