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2023-08-16
Matières premières de semi-conducteur de clé sous des contrôles des exportations
Le 1er août 2023, le ministère du commerce et l'administration générale des coutumes de la Chine ont officiellement mis en application des contrôles des exportations sur les matières premières gallium et germanium de semi-conducteur. Il y a de divers avis dans l'industrie concernant ce mouvement, et beaucoup de personnes croient qu'il est en réponse au contrôle amélioré de l'ASML néerlandais sur l'exportation des machines de lithographie. Mais en août 2022. Les Etats-Unis ont inclus l'oxyde de grande pureté de gallium de matériel de semi-conducteur dans sa liste de contrôle des exportations interdite en Chine. Le bureau de l'industrie et de la sécurité (BRI) du ministère du commerce des USA a également annoncé l'inclusion des matériaux de quatrième génération de semi-conducteur tels que l'oxyde et le diamant de gallium, qui peuvent résister à des hautes températures et à des tensions, aussi bien que le logiciel d'ECAD spécifiquement conçu pour des puces à 3nm et ci-dessous, dans de nouveaux contrôles des exportations.
À ce moment-là, il n'y avait pas beaucoup de personnes prêtant l'attention à ce contrôle des exportations, et ce n'était pas jusqu'à un an après que la Chine a inclus le gallium dans la liste de contrôle des exportations que l'industrie a commencé à prêter l'attention au matériel important des semi-conducteurs de quatrième génération - oxyde de gallium. Le gallium et le germanium sont les matières premières principales dans l'industrie de semi-conducteur, et leurs applications couvrent la fabrication d'abord aux semi-conducteurs de quatrième génération. Aujourd'hui, avec la loi de Moore faisant face à un goulot d'étranglement, les matériaux de semi-conducteur avec de plus grandes largeurs de bandgap, telles que le diamant, oxyde de gallium, AlN, et MILLIARD, ont le potentiel de devenir la force d'entraînement pour la prochaine génération de la technologie de l'information due à leurs excellentes propriétés physiques.
Pour la Chine, c'est une période critique pour le développement des semi-conducteurs, et les diverses sanctions des Etats-Unis ont fait à la recherche des matériaux révolutionnaires principaux tels que l'oxyde de gallium une contrainte principale de percée. En dépit des nombreux défis, si nous pouvons réussir à cette révolution de technologie des semiconducteurs, la Chine aura le potentiel de sauter d'une centrale électrique de fabrication à une centrale électrique de fabrication, réalisant une transformation véritablement sans précédent à un siècle. C'est non seulement un essai important de la force technologique de la Chine, mais également une occasion importante de présenter la capacité de la Chine de relever des défis technologiques globaux.
Avantages au delà de carbure de silicium et d'oxyde de gallium
L'oxyde de gallium, un matériel de quatrième génération de semi-conducteur, a des avantages tels que la grande largeur de bandgap (eV 4,8), l'intensité de champ critique élevée de panne (8MV/cm), et les bonnes caractéristiques de conduction. L'oxyde de gallium a cinq a confirmé les formes en cristal, parmi lesquelles le plus stable est le β- Ga2O3. Sa largeur de bandgap est l'eV 4.8-4.9, et l'intensité de champ de panne est aussi haute que 8 MV/cm. Sa résistance de conduction est beaucoup inférieure à celle de sic et à GaN, considérablement réduisant la perte de conduction du dispositif. Son paramètre caractéristique, la prime de Baliga (BFOM), est aussi haut que 3400, approximativement 10 fois qui de sic et 4 fois qui de GaN.
Comparé au carbure de silicium et à la nitrure de gallium, le processus de croissance de l'oxyde de gallium peut être réalisé suivre la méthode liquide de fonte à la pression atmosphérique, qui des résultats dans le rendement de haute qualité et élevé, et le coût bas. En raison de leurs propres caractéristiques, carbure de silicium et nitrure de gallium peut seulement être produit par la méthode en phase gaseux, qui exige maintenir un environnement de production à hautes températures et consommer un grand nombre d'énergie. Ceci signifie que l'oxyde de gallium aura un avantage coûté à la production et à la fabrication, et convient aux fabricants domestiques pour augmenter rapidement la capacité de production.
En comparaison du carbure de silicium, l'oxyde de gallium surpasse le carbure de silicium dans presque tous les paramètres d'optimisation du traitement. Particulièrement avec sa grande largeur de bandgap et intensité de champ élevée de panne, il a des avantages significatifs dans des applications de haute puissance et à haute fréquence
Applications et potentiel spécifiques du marché d'oxyde de gallium
Les perspectives de développement de l'oxyde de gallium sont de plus en plus importantes, et le marché actuellement est principalement monopolisé par deux géants au Japon, Novell Crystal Technology (NCT) et Flosfia. NCT avait investi dans la recherche et développement de l'oxyde de gallium depuis 2012, avec succès traversant des technologies clé multiples, y compris la technologie en cristal et épitaxiale de deux pouces d'oxyde de gallium, aussi bien que la production en série des matériaux d'oxyde de gallium. Son efficacité et haute performance ont été largement identifiées dans l'industrie. Elle a avec succès fabriqué en série des gaufrettes d'oxyde de gallium de 4 pouces en 2021 et a commencé à fournir des gaufrettes de client, maintenant de nouveau le Japon en avant dans la concurrence troisième génération de semi-conducteur composé.
Selon la prévision de NCT, le marché pour des gaufrettes d'oxyde de gallium se développera rapidement pendant la décennie suivante et augmentera approximativement à RMB 3,02 milliards d'ici 2030. FLOSFIA prévoit que d'ici 2025, l'importance du marché des dispositifs de puissance d'oxyde de gallium commencera à surpasser cela de la nitrure de gallium, atteignant 1,542 milliards de dollars US (approximativement 10 milliards de RMB) d'ici 2030, expliquant 40% de carbure de silicium et de 1,56 fois qui de la nitrure de gallium. Selon la prévision de l'économie de Fuji, l'importance du marché des composants de puissance d'oxyde de gallium atteindra 154,2 milliards de Yens (approximativement 9,276 milliards de yuans) d'ici 2030, surpassant l'importance du marché des composants de puissance de nitrure de gallium. Cette tendance reflète futur le potentiel d'importance et de l'oxyde de gallium dans des appareils électroniques de puissance.
L'oxyde de gallium a des avantages significatifs dans certains domaines spécifiques d'application. Dans le domaine de l'électronique de puissance, les dispositifs de puissance d'oxyde de gallium recouvrent partiellement avec de la nitrure de gallium et le carbure de silicium. Dans le domaine militaire, ils sont principalement employés dans des systèmes de contrôle de puissance tels que les armes à feu électromagnétiques de haute puissance, les réservoirs, les avions de chasse, et les bateaux, aussi bien que les alimentations d'énergie aérospatiale résistantes résistantes aux radiations et à hautes températures. Le secteur civil est principalement appliqué dans les domaines tels que les grilles d'alimentation, la traction électrique, le photovoltaics, les véhicules électriques, les appareils électroménagers, le matériel médical, et l'électronique grand public.
Le nouveau marché de véhicule d'énergie fournit également un scénario énorme d'application pour l'oxyde de gallium. Cependant, en Chine, les dispositifs de puissance au niveau de véhicule ont toujours été faibles, et il n'y a actuellement aucun sic MOS IDM au niveau de véhicule. Bien que plusieurs sociétés Fabless que le contrat avec XFab peut rapidement avoir complet des caractéristiques de SBD et de MOS au marché, et ventes et progrès de financement soit relativement lisse, à l'avenir, elles doivent toujours construire leur propre OUVRIER pour maîtriser la capacité de production et pour développer des processus uniques, afin de produire des avantages compétitifs différenciés.
Les stations de charge sont sensibles très coûté, qui présente un moyen de l'oxyde de gallium. Si
Si l'oxyde de gallium peut répondre ou même dépasser à des exigences de marche tout en gagnant la reconnaissance du marché avec des avantages de coût, il y a une grande possibilité de son application dans ce domaine.
Sur le marché de dispositif RF, la capacité du marché d'oxyde de gallium peut se rapporter au marché des dispositifs épitaxiaux de nitrure de gallium de carbure de silicium. Le noyau de nouveaux véhicules d'énergie est l'inverseur, qui a des conditions très élevées pour des caractéristiques de dispositif. Actuellement, les sociétés telles que le semi-conducteur de l'Italie, le Hitachi, l'Ansemy, et le Rohm peuvent produire en série et fournir les transistors MOSFET des véhicules à moteur de catégorie sic. On s'attend à ce que d'ici 2026, ce nombre grimpe jusqu'à $2,222 milliards (approximativement 15 milliards de RMB), indiquant que l'oxyde de gallium a de larges perspectives d'application et potentiel du marché sur le marché de dispositif RF.
Une autre application importante dans le domaine de l'électronique de puissance est les batteries 48V. Avec l'utilisation répandue des batteries au lithium, un système plus élevé de tension peut être employé pour remplacer le système de la tension 12V des batteries d'avance, réalisant les buts du rendement élevé, la réduction de poids, et les économies d'énergie. Ces systèmes de batterie au lithium emploieront extensivement la tension 48V, et pour les systèmes d'alimentation électroniques, 48V la conversion à haute efficacité du → 12V/5V est exigée. Prenant le marché de véhicule électrique à roues par deux comme exemple, selon des données à partir de 2020, la production globale des deux véhicules à roues électriques en Chine était 48,34 millions d'unités, une augmentation annuelle de 27,2%, et le taux de pénétration de batteries au lithium a dépassé 16%. Confronté à un tel marché, les dispositifs 100V à forte intensité à haute tension tels que l'oxyde de gallium, le GaN, et le silicium ont basé des dispositifs de SG-MOS visent cette application et font des efforts.
Dans le domaine industriel, il a plusieurs occasions et avantages importants, y compris le remplacement unipolaire du rendement énergétique bipolaire et plus élevé, la facilité de la production en série, et les conditions de fiabilité. Ces caractéristiques préparent l'oxyde de gallium potentiellement jouer un rôle important dans de futures applications de puissance. En fin de compte, on s'attend à ce que jouent un rôle sur le marché 650V/1200V/1700V/3300V, et on s'attend à ce que des dispositifs de puissance d'oxyde de gallium pénètrent entièrement les champs des véhicules à moteur et de matériel électrique à partir de 2025 à 2030. À court terme, les dispositifs de puissance d'oxyde de gallium apparaîtront d'abord dans les domaines tels que l'électronique grand public, les appareils ménagers, et les alimentations d'énergie industrielles fortement fiables et performantes. Ces caractéristiques peuvent mener à la concurrence entre les matériaux tels que le silicium (SI), le carbure de silicium (sic), et la nitrure de gallium (GaN).
L'auteur croit que le centre de la concurrence pour l'oxyde de gallium dans les prochaines années sera sur l'utilisation conventionnelle des dispositifs 650V sur la plate-forme 400V. La concurrence dans ce domaine impliquera des facteurs multiples tels que la fréquence, la déperdition d'énergie, le coût de puce, le coût du système, et la fiabilité de changement. Cependant, avec l'avancement de la technologie, la plate-forme peut être améliorée à 800V, qui exigera l'utilisation des dispositifs 1200V ou 1700V, qui est déjà un secteur d'avantage pour sic et Ga2O3. En cette concurrence, les démarrages ont l'occasion d'établir la conscience de scénario, le système réglementaire de véhicule, et la mentalité de client par la communication en profondeur avec des clients, jetant une base solide pour l'application des inverseurs aux clients des véhicules à moteur d'entreprise.
De façon générale, l'oxyde de gallium a le grand potentiel dans le domaine des dispositifs de puissance et peut concurrencer des matériaux tels que sic et GaN dans les domaines multiples pour répondre aux besoins des applications performantes telles que le rendement élevé, la consommation basse d'énergie, la haute fréquence, et la haute température. Cependant, la pénétration de nouveaux matériaux dans les applications telles que des inverseurs et des chargeurs prend du temps et exige le développement continu des caractéristiques appropriées pour des applications spécifiques, les favorisant graduellement au marché.
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