أكاديمي تشنغ: الجيل الثالث من أشباه الموصلات تواجه فرصا جديدة للتنمية

نفس، الطلب على تطوير تكنولوجيا المعلومات والالكترونيات وتكنولوجيا المعلومات يدفع تطوير مواد أشباه الموصلات والتكنولوجيا .

الجيل الثالث من مواد أشباه الموصلات وتطبيقاتها

الجيل الثالث من أشباه الموصلات GaN، SiC ممثلفجوة واسعة من مواد أشباه الموصلات، هو التالي 20 القرن 50 عصر Ge، Si الجيل الأول من أشباه الموصلات 70 عصر GaAs، InP الجيل الثاني من أشباه الموصلات 90 رواية واسعة النطاق مواد أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة، فجوة العرض هو أكبر بكثير من Si (1. 12 eV) و GaAs (1. 43 eV) مواد أشباه الموصلات، عادة بأنهافجوة العرض أكبر من 2 eV المواد.

هناك الكثير من الاهتمام في الوقت الحاضر 3 فئة المواد: (1) III المجموعة نتريد أشباه الموصلاتبما في ذلك GaN (3. 4 eV) ، InN (0. 7 eV) و AlN (6. 2 eV) و حل الصلبة سبائك المواد؛ (2) فجوة واسعة IV مجموعة المركباتق 2 SiC (2. 4~3. 1 eV) فيلم الماس (5. 5 eV) مادة ؛ (3) فجوة واسعة أشباه الموصلات أكسيدبما في ذلك Zn قاعدة أشباه الموصلات أكسيد (2. 8~4. 0 eV) ق 2 ZnO، ZnMgO، ZnCdO المواد وأكسيد الغاليوم (β-Ga₂O₃، 4. 9 eV) . بين GaN، SiC المواد التي تم تطبيقها بنجاح في العديد من المجالات الصناعية.

في مجال الإلكترونيات الضوئية، على أساس GaN، InN، AlN الخصائص البصرية والكهربائية ممتازة مباشرة فجوة الطاقة من جميع المكونات في حل الصلبة سبائك، تطوركفاءة عالية الصلبة مصدر الضوءو الأشعة فوق البنفسجية للكشف عن الحالة الصلبة، ملء الفراغ من أشباه الموصلات الكتروضوئي التكنولوجيا مع الطول الموجي القصير، بدوره على الإضاءة البيضاء، بعد الإضاءة، كامل اللون LED حقبة جديدة من عرض الحالة الصلبة للكشف عن الأشعة فوق البنفسجية، بعد ما يقرب من 20 سنوات من التنمية، التكنولوجيا أصبحت أكثر نضجا، ازدهار الصناعة، حققت نجاحا كبيراعلم ، الفوائد الاقتصادية والاجتماعية، 2019 حجم السوق السنوي 6388 مليار يوان.

في المجال الإلكتروني، على أساس GaN، SiC فجوة واسعة النطاق، الإلكترون عالية السرعة المشبعة، انهيار عالية الحقل الكهربائي، الموصلية الحرارية العالية وانخفاض ثابت العزل الكهربائي وغيرها من الخصائص الالكترونية للمواد، تطوير كفاءة الطاقة، انخفاض استهلاك الطاقة، عالية الأداء المدقع ومقاومة البيئة القاسيةالجيل الجديد من أجهزة الميكروويف الترددات اللاسلكية (GaN) و قوة الأجهزة الإلكترونية (SiC، GaN) .

GaN جهاز الترددات اللاسلكيةمع GaAs مقارنة، مع ارتفاع الجهد التشغيل، قوة أعلى، أكثر كفاءة، كثافة الطاقة العالية، ارتفاع درجة حرارة التشغيل وزيادة مقاومة الإشعاع.

قوة الأجهزة الإلكترونيةمع Si مقارنة، مع ارتفاع الجهد التشغيل، كثافة الطاقة العالية، ارتفاع وتيرة العمل، انخفاض تمرير المقاومة، منخفضة جدا عكس تسرب الحالية وارتفاع درجة الحرارة المقاومة، خصائص مقاومة الإشعاع.

فرصة جديدة في عصر البنية التحتية الجديدة

حالي، الصين تعمل على تنفيذ 5G الاتصالات، إنترنت الأشياء، بيانات كبيرة، الحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعيالجيل الجديد من تكنولوجيا المعلوماتو حزام عربة شبكة، الشبكات الصناعية، تصنيع ذكي، الطاقة الذكية، مدينة الحكمة، الصحة الطبية، تطوير النقل بالسكك الحديدية وغيرها من الصناعات الرأسيةبناء البنية التحتية الجديدة (البنية التحتية الجديدة) ، تعزيز الابتكار والتنمية الاقتصادية والاجتماعية في الصين، جودة عالية التنمية.

5G متطلبات البنية التحتية الجديدةالجر، الجيل الثالث من أشباه الموصلات 21 في بداية القرن 21 ، لتلبية احتياجات العالم من الطاقة والبيئة LED بعد تطوير صناعة الإضاءة أشباه الموصلات، الجيل الثالث من صناعة أشباه الموصلات الالكترونيةجولة جديدة من فرص التنمية.

الجيل الثالث من تكنولوجيا أشباه الموصلات الالكترونيةكفاءة الطاقة العالية، انخفاض استهلاك الطاقة، عالية الأداء المدقعو مقاومة البيئة القاسيةلا يمكن الاستغناء عنه في الميكروويف الترددات اللاسلكية السلطة الالكترونيات 5G تطوير تكنولوجيا المعلومات، تنفيذ البنية التحتية الجديدة تلعب دورا هاما في دعم التكنولوجيا من الطابق السفلي.

جهاز الترددات اللاسلكيةهو العنصر الأساسي في تكنولوجيا الترددات اللاسلكية، كالترددات اللاسلكية السلطة مكبر للصوت، نشط الترددات اللاسلكية التبديلو الترددات اللاسلكية مصدر الطاقةلديها آفاق واسعة التطبيق.

GaN جهاز الترددات اللاسلكيةعبر السيليكون التقليديةأشباه الموصلات أكسيد المعادن ، موس (Si-LDMOS) و GaAs مقارنة الأجهزة، امتلكارتفاع الجهد التشغيل، قوة أعلى، أكثر كفاءة، كثافة الطاقة العالية، ارتفاع درجة حرارة التشغيل وزيادة مقاومة الإشعاعميزة، دعم تنفيذ البنية التحتية الجديدة، من أجل عالية نهاية الرادار، الالكترونية المضادة، الملاحة والاتصالات الفضائية وغيرها من المعدات الالكترونية العسكرية 5G محطة قاعدة، إنترنت الأشياء، ليدار، ملليمتر موجة الرادار على المركبات غير المأهولة، الذكاء الاصطناعي و العام الحالة الصلبة الترددات اللاسلكية مصدر الطاقة ، تطوير سوق الالكترونيات الاستهلاكية الضخمة، أملإعادة تشكيل نمط جديد من تطوير تكنولوجيا الترددات اللاسلكية.

على سبيل المثال، GaNجهاز الترددات اللاسلكية5Gمحطة قاعدة الترددات اللاسلكية السلطة مكبر للصوت (PA) الأجهزة الأساسية، محطة قاعدة نظام الاتصالات استهلاك الطاقة الهائلة من عنق الزجاجة، فتيلةGaNانفجار نمو الطلب على أجهزة الترددات اللاسلكية.

5G أيسر محطة عمل عالية التردد، خسارة كبيرة، مسافة انتقال قصيرة، 5G محطة قاعدة للوصول إلى 4G نفس تغطية الهدف، سوف تحتاج 4G عدد المحطات 3~4 عصر (الصين حاليا 4G محطة قاعدة 445 عشرة آلاف) ، 5G محطة قاعدة تعتمد مجموعة واسعة النطاق هوائي التكنولوجيا لتعزيز قدرة الشبكة (MIMO) ، 64 قناة MIMO محطة قاعدة واحدة مجموعة الهوائي PA الطلب يقترب 200 ص، وهكذا 5G استهلاك الطاقة من محطة قاعدة 4G ق 2 3~4 عصر، 5G مجموع استهلاك الطاقة من محطة قاعدة 4G ق 2 9 أكثر من مرة.

وهكذا، GaN الترددات اللاسلكية الأجهزة أصبحت أكثر وأكثر أهمية بسبب مزاياها غير قابلة للاستبدال 5G محطة قاعدة PA خيار حتمي، أيضا 4G محطة قاعدة PA الاتجاه الرئيسي من الترقية؛ تنفيذ البنية التحتية الجديدة GaN أجهزة الترددات اللاسلكية المتقدمة في مجال الرادارتطبيق على نطاق واسع المشهد المدني.

GaN ملليمتر موجة الرادارحجم صغير، خفيفة الوزن وعالية الدقة وكذلك اختراق الدخان، ضباب، قدرة قوية من الغبار، بعد انتقال خصائص، سوف يكون على شبكة السيارة، إنترنت الأشياء، تصنيع ذكي، وقد تم تطبيقها على نطاق واسع في العديد من المجالات ، مثل مجتمع ذكي ، وهلم جرا ، على سبيل المثال 77 GHz نطاق التردد GaN ملليمتر موجة الرادار عن بعد للكشف عن السيارات، تستخدم بدقة تصور العقبات المحيطة، التلقائي الكبح في حالات الطوارئ، كروز التكيفية، إلى الأمام الاصطدام تحذيروظائف في مجال الأمن النشط.

السلطة الالكترونياتتحويل الطاقة الكهربائية، إدارةالأجهزة الأساسية، كفاءة استخدام الطاقة في الجهاز يحدد النظام الإلكتروني، استهلاك الطاقة من المعدات والمنتجات، حجم و حجم الكتلة، التكلفة والموثوقية والقدرة على التحمل الذكي الطرفية المحمولة.

الطلب على الطاقة والالكترونيات في النظم الإلكترونية الحديثة أو المعدات هو الحصول على أعلى وأعلى ، ليس فقط الطلبأعلى كثافة الطاقةو ارتفاع كفاءة الطاقةو تتطلبخصائص عالية المدقعو مقاومة البيئة القاسية، تقليدي Si انخفاض كفاءة تحويل الطاقة الأجهزة الإلكترونية، على حساب كمية كبيرة من استهلاك الطاقة، و أداء الجهاز مثل حجب الجهد، تردد التبديل، تحسين كفاءة التحويل والموثوقية Si الحد المادي من المواد، تواجه تحديا خطيرا.

SiC، GaN قوة الأجهزة الإلكترونية تمتلك التفوق Si خصائص ممتازة من الجهاز، قابل للإرضاء 5G الاحتياجات الجديدة في مجال البنية التحتية الجديدة لتكنولوجيا المعلومات، حل مركز البيانات، استهلاك الطاقة الهائلة عنق الزجاجة ودعم البنية التحتية للمعلومات ، مثل محطة قاعدة لاسلكية IT تنفيذ محطة متنقلة ذكيةالتصغير، خفيفة الوزن، وتعزيز القدرة على التحمل، دعم مركبات الطاقة الجديدة، الطاقة الذكية، السكك الحديدية العابر، تصنيع ذكيالبنية التحتية الجديدة ميزة تطبيق مجال التنمية الصناعيةالحاجة الملحة.

SiC، GaN قوة الأجهزة الإلكترونيةالاختلافات في الخصائص الكهربائية للموادمناسبة لمختلف سيناريوهات تطبيق الطاقة: SiC جهاز السلطة المستخدمة في الجهد العالي، إدارة الطاقة والتحكم في الطاقة العالية، مثل مركبات الطاقة الجديدة ، والبنية التحتية للشحن ، والطاقة الجديدة العاكس ، وأنظمة الطاقة الذكية.

تقرير بيانات الاختبار، الطاقة الجديدة للسيارات SiC العاكس وحدة الطاقة يمكن أن تقلل من فقدان التبديل 75% (رقاقة درجة الحرارة 215℃) ، انخفاض حجم العاكس 43%، تخفيف الجودة 6 kg، استمرار المسافة من السيارةزيادة 20%~30%.

الصين هي أكبر شركة في العالمالطاقة الجديدة للسياراتالسوق ، 2019 مبيعات سيارات الطاقة الجديدة في الصين 116 مليون سيارة، تحتل العالم 54%، زيادة كبيرة في سوق السيارات أجهزة السلطة، في SiC قوة الأجهزة الإلكترونية وحدات الصناعةمساحة كبيرة للتنمية؛ GaN جهاز السلطة المطبقة على الجهد المنخفض، إدارة الطاقة عالية التردد، تواجه مجال الالكترونيات الاستهلاكية لديها آفاق واسعة التطبيق.

خاصة على أساس ارتفاع وتيرة العمل، فقدان دينامية صغيرة، على المقاومة منخفضة ، وارتفاع درجة الحرارة المقاومة، خصائص ممتازة مع انخفاض الحرارة، مناسبة جداالتبديل إمدادات الطاقة التطبيق، تقدم مجموعة متنوعة من الالكترونيات الاستهلاكية الطرفية الحديثةالأخضر عالية الكفاءة إمدادات الطاقة.

على سبيل المثال ، مثل محول الطاقة شحن سريع، حسم Si جهاز شحن سريع يواجه التناقض بين زيادة الطاقة وزيادة حجم، جعل فقدان الطاقة والحجمانخفاض حاد 50%، ليس فقط يمكن تقصير وقت شحن الهاتف المحمول، تحسين القدرة على التحمل، ومن المتوقع أن الهاتف المحمول، قرص كمبيوتر، لعبة آلة، AR نظارة، VR خوذة الخمحطة متنقلة شحن متكاملة، دعم المحمولة IT تطوير المنتجات النهائية، تصبح الحالية GaN تطوير صناعة الالكترونيات السلطة، توقع 2025 السنة العالمية GaN شحن سريع المنتج في السوق سوف تصل 600 أكثر من مليار يوان.

GaN أجهزة السلطة SiC مقارنة، التبديل بسرعة، على المقاومة أقل، محرك الأقراص أقل خسارة، أعلى كفاءة التحويل، حمى أقل، و Si قاعدة GaN الأجهزة لديها مزايا التكلفة المنخفضة، وهكذا GaN قوة التكنولوجيا الالكترونية ليس فقط على نطاق واسعمجال الالكترونيات الاستهلاكية، و في البنية التحتية الجديدةمتوسطة ومنخفضة الجهد تطبيق المشهدوقد تم تطبيقها على نطاق واسع في المستقبل .

احتمال احتمال

في 5G عصر تكنولوجيا المعلومات، الجيل الثالث من أشباه الموصلات تواجه فرصا جديدة للتنمية، تنفيذ البنية التحتية الجديدة يعزز تطوير الجيل الثالث من صناعة أشباه الموصلات في فترة النافذة الذهبية، تظهر قوة دفع جيدة للتنمية، ومن المتوقع أن تتحقق تدريجياالتحكم الذاتي، آمنة وموثوق بهاالجيل الثالث من نظام صناعة أشباه الموصلات، الجيل الأول، الجيل الثاني من أشباه الموصلاتميزة تكميلية، دعم التعاونالجيل الجديد من الابتكار وتطوير تكنولوجيا المعلومات، دعم التنمية الاقتصادية والاجتماعية ذات جودة عالية في الصين في الفترة الجديدة.