מעבר לחוק מור, טכנולוגיית חומרי מוליכים למחצה מהדור השלישי מגיעה לשיאה  
     
מאז תחילת המאה ה-21, עלייתם של יישומים חדשים כמו בינה מלאכותית, 5G ונהיגה אוטונומית הציבה דרישות גבוהות יותר לביצועי שבבים. היא גם קידמה חדשנות מתמשכת בתהליכי ייצור מוליכים למחצה ובחומרים חדשים. כדור השלישי של טכנולוגיות חומרי מוליכים למחצה שעשויות לעלות על חוק מור, הן בישרו את רגע השיא שלהן.

חומרי מוליכים למחצה מהדור השלישי, הידועים גם כמוליכים למחצה בעלי פער אנרגיה רחב, הם חומרי מוליכים למחצה בעלי רוחב פער אנרגיה גדול (Eg≥2.3 eV). סיליקון קרביד (SiC) וגליום ניטריד (GaN) המיינסטרים, כמו גם תחמוצת אבץ (ZnO), יהלום ואלומיניום ניטריד (AlN) שאינם מיינסטרים, הם הנציגים העיקריים של טכנולוגיית המוליכים למחצה מהדור השלישי. בהשוואה לחומרי מוליכים למחצה מהדור הראשון והשני, בנוסף לפער אנרגיה רחב יותר, למוליכים למחצה מהדור השלישי יש גם חוזק שדה פריצה, מוליכות תרמית, קצב רוויה אלקטרונים ועמידות לקרינה מעולים. יש להם יתרונות בייצור התקנים בטמפרטורה גבוהה, בתדר גבוה, עמידים לקרינה ובעלי הספק גבוה, ויכולים לענות על הצורך הדחוף במערכות המרת אנרגיה יעילות יותר באנרגיה. על פי "דוח מוליכי הספק SiC ו-GaN לשנת 2020" של Omdia, הכנסות המכירות העולמיות של מוליכים למחצה SiC ו-GaN צפויות להגיע ל-854 מיליון דולר עד סוף 2020. המכירות יגיעו לשיעורי צמיחה שנתיים דו-ספרתיים בעשר השנים הבאות ויעברו את רף 5 מיליארד הדולר עד 2029.

יישומים חדשים רבים כגון כלי רכב חשמליים, 5G וביג דאטה הביאו הזדמנויות פיתוח לחומרי מוליכים למחצה. ביישומים כגון מרכזי נתונים צמאי אנרגיה, מטענים שונים וממירי מנועי גרירה עבור כלי רכב חשמליים שעומדים להחליף מנועי בעירה פנימית, שיפורים ביעילות האנרגטית יפחיתו את פליטת הפחמן הדו-חמצני המיוצרת על ידי צריכת אנרגיה מסורתית כגון נפט ופחם. חומרים חדשים גם מקדמים את היישום בקנה מידה גדול של אנרגיה מתחדשת. לדוגמה, מוליכים למחצה להספק בעלי פער פס רחב יכולים להפוך את ייצור האנרגיה הסולארית והרוח ליעיל יותר.

 

מצד שני, עם הפריסה והיישום של האינטרנט של הדברים (IoT) המבוסס על 5G, האינטרנט של הכל הופך פופולרי בקנה מידה גדול, ומיליארדי משתמשים, מכונות ומכשירים יכולים לשתף כמויות גדולות של נתונים, תמונות ברזולוציה גבוהה וסטרימינג של וידאו באיכות HD בזמן אמת. ניתוחים מרחוק, מכוניות אוטונומיות, משלוחים באמצעות רחפנים ויישומים מאתגרים רבים אחרים יהפכו למציאות מהרעיון ועד למציאות. בנוסף להנאה מבינה מלאכותית (AI) ולמידת מכונה, פיתוחים אלה גם בלתי נפרדים מחומרים חדשים בעלי ביצועי עיבוד גבוהים יותר, רוחב פס גבוה יותר והשהיה קצרה.

Leading innovation, ST actively deploys third-generation semiconductor technology applications  
     
בתחילת שנות ה-1990, ST פיתחה והשיקה טרנזיסטורים ודיודות SiC MOSFET החל מפרקים בגודל 2 אינץ'. לאחר שנים של השקעה ארוכת טווח, ST השיגה פטנטים מרכזיים לתהליכי ייצור ליבות קשורים. בין אם מדובר בשכבות אפיטקסיאליות, עיצוב סיום קצה או שכבות תחמוצת שער, המומחיות של ST בייצור טרנזיסטורים ודיודות במתח גבוה מילאה תפקיד חשוב בסיוע ל-ST להוביל את פיתוח ה-SiC בהצלחה.ST מינפה את המומנטום הזה כדי להפוך לספקית SiC מרכזית בתעשיית הרכב החשמלי (EV) המתפתחת.מוצרי ה-SiC של ST משמשים בעיקר בטעינה פנימית של כלי רכב חשמליים, ממירים ראשיים, ממירים DC-DC, כוננים תעשייתיים, פוטו-וולטאיים ויישומים אחרים. במקביל, ST ממשיכה מחויבת לפיתוח התקני GaN עבור יישומים כגון תחנות בסיס 5G ומגדלי תקשורת, מתגי חשמל, מוצרי אלקטרוניקה צרכנית ומטענים תעשייתיים ומתאמי חשמל. מוצרי RF של GaN על סיליקון נמצאים כעת בתכנון, מה שיאפשר ל-ST למקסם את תיק המוצרים שלה.  
מבחינת רכיבי MOSFET של SiC, ST מקימה שרשרת אספקה ​​יציבה: הרכישה המוצלחת של Norstel AB השבדית השלימה אינטגרציה אנכית מלאה של שרשרת אספקה, חתמה על הסכמי אספקת פרוסות ארוכי טווח עם Cree ו-SiCrystal, וגם המשיכה להרחיב את כושר הייצור שלה. כעת,ST בונה על הצלחתה ב-SiCהמשך לשדה GaN, ביצוע פעיל של סדרה של שיתופי פעולה עם הגורמים במעלה ובמורד שרשרת התעשייה: רכישת נתח רוב בחברת החדשנית גליום ניטריד Exagan, אימוץ תהליך ייצור GaN המוביל בתעשייה של TSMC, שיתוף פעולה עם Leti לפיתוח טכנולוגיית המרת חשמל גליום ניטריד מבוססת סיליקון, עבודה עם MACOM להגדלת כושר הייצור של GaN מבוסס סיליקון ועוד.          השקת פלטפורמת ST masterGaN®: פתיחת עידן טעינת GaN קטנה, קלה ומהירה יותר  
     
מגמת מזעור ספקי הכוח נמשכת כבר עשרות שנים וצפויה להמשיך ולאפשר יישומים חדשים בשוק. בנוסף, הגדלת צפיפות ההספק היא המפתח לשיפור יעילות האנרגיה וגם פרמטר שמתכננים מייחסים לו חשיבות רבה. עם זאת, עדיין קיימות מגבלות טכניות משמעותיות באופן שבו ניתן להשיג פתרונות הספק קומפקטיים ויעילים יותר.  
כגל חדש של חדשנות, טכנולוגיית הטרנזיסטור GaN בעל ניידות אלקטרונים גבוהה מחוללת מהפכה בעולם הנדסת החשמל. טרנזיסטורי FET מסוג GaN פורצים את מגבלות הביצועים של פתרונות חשמל רגילים מבוססי סיליקון, ומאפשרים מהירות גבוהה, יעילות גבוהה וצפיפות הספק גבוהה יותר שמעולם לא השיגו טרנזיסטורי MOSFET מבוססי סיליקון, ומעצימים שווקי יישומים חדשים. כמובילה וחלוצה בשוק המרת החשמל מזה עשרות שנים, ST ממנפת את ניסיונה הטכני חסר התקדים ואת מומחיותה במערכות כדי לרכוב על גל חדשנות זה ולהשיק ללא הרף מוצרים ופתרונות חדשים כדי לכסות מגוון רחב יותר של יישומי שוק.  
לאחרונה, ST השיקה את פלטפורמת המוצרים הראשונה בעולם, masterGaN®, המשלבת שבב דרייבר חצי-גשר מבוסס סיליקון וזוג טרנזיסטורים של GaN. פתרון משולב זה יסייע להאיץ את פיתוח הדור הבא של מטענים ומתאמי כוח קלים וחסכוניים באנרגיה מתחת ל-400W עבור מוצרי אלקטרוניקה צרכנית ויישומים תעשייתיים.  
   
טכנולוגיית GaN מאפשרת למכשירים אלקטרוניים לעבדעוד כוח, while the device itself becomesקטן יותר, קל יותר וחסכוני יותר באנרגיהשיפורים אלה ישנו מטענים אולטרה-מהירים ומטענים אלחוטיים לסמארטפונים, מתאמי USB-PD קומפקטיים למחשבים אישיים וקונסולות משחקים, כמו גם יישומים תעשייתיים כגון מערכות אחסון אנרגיה סולארית, ספקי חשמל ללא הפרעה, או טלוויזיות OLED מתקדמות ושרתי ענן.   
בשוק ה-GaN של ימינו, נעשה שימוש לעתים קרובות בטרנזיסטורי הספק בדידים ובמעגלים משולבים של דרייברים, מה שמחייב את המתכננים ללמוד כיצד לגרום להם לעבוד יחד כדי להשיג ביצועים אופטימליים. פתרון ה-masterGaN של STMicroelectronics עוקף אתגר זה, מקצר את זמן ההגעה לשוק ומשיג את הביצועים הצפויים תוך הפיכת המארז לקטן ופשוט יותר, עם פחות רכיבי מעגל ואמינות מערכת גבוהה יותר. תוך מינוף היתרונות של טכנולוגיית GaN והמוצרים המשולבים של STMicroelectronics, מטענים ומתאמים המשתמשים במוצרים החדשים יעילים יותר מפתרונות קונבנציונליים מבוססי סיליקון.הפחתת גודל ב-80%, הפחתת משקל ב-70% והגברת מהירות טעינה פי 2.  
   
      היתרונות הייחודיים של פלטפורמת המוצרים masterGaN  
     
מטאו לו פרסטי, סגן נשיא בכיר ומנהל כללי של חטיבת המוצרים האנלוגיים של STMicroelectronics, אמר: "פלטפורמת המוצרים הייחודית masterGaN של ST מבוססת על המומחיות ויכולות העיצוב המוכחות בשוק שלנו, ומשלבת תהליך BCD חכם של מתח גבוה וטכנולוגיית GaN, שיכולים להאיץ את פיתוחם של מוצרים חוסכי מקום, חסכוניים באנרגיה וידידותיים לסביבה."
 

masterGaN1 הוא המוצר הראשון של פלטפורמת masterGaN של STMicroelectronics, המשלב שני טרנזיסטורי הספק GaN בתצורת חצי גשר ושבבי דרייבר צד גבוה ונמוך. masterGaN1 ארוז במארז GQFN בגודל 9 מ"מ x 9 מ"מ בעובי של 1 מ"מ בלבד וכעת נמצא בייצור המוני. בנוסף, STMicroelectronics מספקת גם לוח הערכה למוצר כדי לסייע ללקוחות להתחיל במהירות פרויקטים של מוצרי הספק.

הצהרת אחריות: מאמר זה פורסם מחדש על ידי "STMicroelectronics China". מאמר זה מייצג רק את דעותיו האישיות של המחבר ואינו מייצג את דעותיה של Sacco Micro והתעשייה. הוא מיועד להדפסה מחדש ושיתוף בלבד לתמיכה בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר לצורך הדפסה מחדש. במקרה של הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן