Renseignez-vous sur les semi-conducteurs troisièmes générations ! GaN

2023-02-15

Je]

Pour le développement des dispositifs de puissance de GaN, la traction de demande du marché est cruciale. Du champ de l'alimentation d'énergie et du PFC (compensation de phase) (qui dominera le marché en 2020), à UPS (alimentation d'énergie non interruptible) et à la commande de moteur, beaucoup de champs d'application tireront bénéfice des caractéristiques des dispositifs de puissance GaN-sur-SI.

Yole Developpement, une société de recherche de marché, croit qu'en plus de ces applications, véhicules électriques purs (EV) et les véhicules hybrides (HEVs) commenceront également à adopter ces nouveaux matériaux et dispositifs après 2020. En termes d'importance du marché, la taille globale du marché de dispositif de GaN est susceptible d'atteindre environ $600 millions en 2020. À ce moment-là, une gaufrette de 6 pouces peut traiter environ 580 000 GaNs. Selon le concept d'EV et de HEV adoptant GaN à partir de 2018 ou 2019, le nombre de dispositifs de GaN augmentera sensiblement à partir de 2016 et se développera à un taux de croissance annuel moyen de 80% (CAGR) jusqu'en 2020.

La maturité progressive de la technologie 5G et l'occasion étant apporté au marché de puce de rf Front End, la demande des amplificateurs de puissance de rf (PA de rf) continuera à se développer à l'avenir, y compris les semi-conducteurs oxydés par métal traditionnel (métal latéralement diffus le semi-conducteur d'oxyde (LDMOS ; LDMOS a bon marché et le processus de haute puissance d'avantages de représentation) est graduellement remplacé par la nitrure de gallium (GaN), particulièrement en technologie 5G, qui exige plus de composants et de plus hautes fréquences. En outre, l'arséniure de gallium (GaAs) se développe relativement solidement. En présentant la nouvelle technologie de rf, la PA de rf sera réalisée avec la nouvelle technologie transformatrice, parmi laquelle la PA du rf de GaN deviendra la technologie transformatrice de courant principal avec un de puissance de sortie de plus que 3W, et la part de marché de LDMOS diminuera graduellement.

Puisque la technologie 5G couvre la fréquence d'onde millimétrique et les applications à grande échelle d'antenne de MIMO (à sorties multiples à entrées multiples) pour réaliser l'intégration 5G sans fil et les percées architecturales, comment adopter l'onde millimétrique massive-MIMO et (mmWav à grande échelle à l'avenir ? e) le système de retour sera la clé au développement. En raison de la haute 5G fréquence, la demande des composants de haute puissance, performants et à haute densité de radiofréquence a augmenté, dont la nitrure de gallium (GaN) remplit ses conditions, c.-à-d., le marché de GaN a des opportunités commerciales plus potentielles.

 

 

】 Du 【trois

ce qui est la nitrure de gallium (GAN) ?

La recherche et l'application des matériaux de GaN est le premier rang et le point névralgique de la recherche globale de semi-conducteur. C'est un nouveau matériel de semi-conducteur pour le développement des dispositifs microélectroniques et des dispositifs optoélectroniques. En même temps que SIC, diamant et d'autres matériaux de semi-conducteur, on le connaît comme première génération les matériaux de GE et de SI de semi-conducteur, la deuxième génération de GaAs et INP. Matériaux troisièmes générations de semi-conducteur après les matériaux composés de semi-conducteur. Il a les bandgaps directs larges, les liens atomiques forts, la conduction thermique élevée, la bonne stabilité chimique (presque non corrodée par tout acide) et la tenue aux rayonnements forte. Il a de larges perspectives pour l'application des photoélectrons, de la haute température et des dispositifs de dispositif et à haute fréquence de haute puissance à micro-ondes.

La nitrure de gallium (GAN) est un représentant typique des matériaux troisièmes générations de semi-conducteur. À T=300K, c'est le composant de noyau des diodes électroluminescentes dans l'éclairage de semi-conducteur. La nitrure de gallium est un matériel artificiel. Les conditions pour la formation naturelle de la nitrure de gallium sont extrêmement dures. Elle prend plus de hautes températures et une pression presque 10 000 atmosphérique de 2 000 degrés de synthétiser la nitrure de gallium avec du gallium et l'azote métalliques, qui est impossible à réaliser en nature.

Comme nous le savons, le matériel de première génération de semi-conducteur est un silicium, qui résout principalement les problèmes du calcul et du stockage de données ; le semi-conducteur de la seconde génération est représenté par l'arséniure de gallium, qui est appliqué à la communication de fibre optique, résolvant principalement le problème de la transmission de données ; le semi-conducteur troisième génération est représenté par la nitrure de gallium, qui a la représentation soudaine dans la conversion électrique et optique. Il est plus efficace dans la transmission de signal de micro-onde, ainsi il peut être très utilisé dans l'éclairage, l'affichage, la communication et d'autres domaines. En 1998, les scientifiques américains ont développé le premier transistor de nitrure de gallium.

Propriétés de】 du 【

quatre performance de la nitrure de gallium de haute (

GAN) : inclut principalement la puissance à haute production, la densité de puissance élevée, la largeur de bande fonctionnante élevée, le rendement élevé, la petite taille, le poids léger, etc. actuellement, les matériaux de puissance de sortie du premier et de la seconde génération de semi-conducteur a atteint la limite, et les semi-conducteurs de GaN peuvent facilement réaliser la durée d'impulsion fonctionnante élevée et le rapport fonctionnant élevé dus à ses avantages dans la représentation de stabilité thermique, augmentant la puissance de transmission du niveau d'unité d'antenne par 10 fois.

Fiabilité élevée : La vie du dispositif de puissance est étroitement liée à sa température. Plus la jonction de la température est haute, plus la vie est inférieure. Les matériaux de GaN ont les caractéristiques de la jonction à hautes températures et de la conduction thermique élevée, qui améliore considérablement l'adaptabilité et la fiabilité des dispositifs aux différentes températures. Des dispositifs de GaN peuvent être utilisés dans l'équipement militaire au-dessus de 650°C.

Coût bas : L'application du semi-conducteur de GaN peut effectivement améliorer la conception de l'antenne de transmission, réduire le nombre de composants d'émission et de séries d'amplificateurs, etc., et effectivement réduire des coûts. Actuellement, GaN a commencé à remplacer la GaAs comme matériel d'appareil électronique de module de T/R (récepteur/) pour le nouveaux radar et brouilleurs. La prochaine génération d'AMDR (radar à balayage électronique actif à semi-conducteur) aux militaires des États-Unis emploie des semi-conducteurs de GaN. Les propriétés supérieures de la nitrure de gallium avec la largeur de bande élevée, la tension claque élevée, la conduction thermique élevée, la vitesse élevée de dérive de saturation d'électron, la tenue aux rayonnements forte et la bonne stabilité chimique lui font le système matériel avec l'efficacité de conversion électro-optique et photoélectrique la plus élevée dans la théorie jusqu'ici, et peuvent devenir des microélectroniques large-spectral, de haute puissance et à haute efficacité. , les matières premières principales de l'électronique de puissance, optoélectronique et d'autres dispositifs.

Des matériaux larges de la largeur de bande (3.4eV) et du saphir de GaN sont employés comme substrat, qui a la bonne représentation de dissipation thermique, qui favorise le fonctionnement des dispositifs dans des conditions de puissance élevée. Avec la recherche et développement de approfondissement continue des matériaux et des dispositifs de nitrure du groupe III, la lumière bleue ultra-haute de GaInN et les technologies vertes de LED ont été commercialisées. Les sociétés et les instituts de recherche maintenant importants autour du monde ont investi fortement dans la concurrence pour le développement de Blu-ray LED.

Application de】 du 【

V de nitrure de gallium