Melangkaui Hukum Moore, teknologi bahan semikonduktor generasi ketiga mencapai saat kemuncaknya  
     
Sejak awal abad ke-21, kemunculan aplikasi baharu seperti kecerdasan buatan, 5G dan pemanduan autonomi telah mengemukakan keperluan yang lebih tinggi untuk prestasi cip. Ia juga telah menggalakkan inovasi berterusan dalam proses pembuatan semikonduktor dan bahan baharu. Sebagai generasi ketiga teknologi bahan semikonduktor yang mungkin mengatasi Hukum Moore, ia telah mengantar detik kemuncaknya.

Bahan semikonduktor generasi ketiga, juga dikenali sebagai Semikonduktor Jurang Jalur Lebar, ialah bahan semikonduktor dengan lebar jurang jalur yang besar (Eg≥2.3 eV). Silikon karbida arus perdana (SiC) dan galium nitrida (GaN), serta zink oksida bukan arus perdana (ZnO), berlian dan aluminium nitrida (AlN) merupakan wakil utama teknologi semikonduktor generasi ketiga. Berbanding dengan bahan semikonduktor generasi pertama dan kedua, selain jurang tenaga yang lebih luas, semikonduktor generasi ketiga juga mempunyai kekuatan medan pecahan, kekonduksian terma, kadar tepu elektron dan rintangan sinaran yang sangat baik. Ia mempunyai kelebihan dalam pembuatan peranti suhu tinggi, frekuensi tinggi, tahan sinaran dan berkuasa tinggi, dan boleh memenuhi keperluan mendesak untuk sistem penukaran tenaga yang lebih cekap tenaga. Menurut "Laporan Semikonduktor Kuasa SiC dan GaN 2020" Omdia, hasil jualan global semikonduktor kuasa SiC dan GaN dijangka mencecah US$854 juta menjelang akhir tahun 2020. Ia akan mencapai kadar pertumbuhan tahunan dua digit dalam tempoh sepuluh tahun akan datang dan akan melebihi US$5 bilion menjelang 2029.

Banyak aplikasi baharu seperti kenderaan elektrik, 5G dan data raya telah membawa peluang pembangunan kepada bahan semikonduktor. Dalam aplikasi seperti pusat data yang memerlukan kuasa, pelbagai pengecas dan penyongsang motor tarikan untuk kenderaan elektrik yang bakal menggantikan enjin pembakaran dalaman, penambahbaikan dalam kecekapan tenaga akan mengurangkan karbon dioksida yang dihasilkan oleh penggunaan tenaga tradisional seperti minyak dan arang batu. Bahan baharu juga menggalakkan aplikasi tenaga boleh diperbaharui berskala besar. Contohnya, semikonduktor kuasa jurang jalur lebar boleh menjadikan penjanaan kuasa solar dan angin lebih cekap.

 

Sebaliknya, dengan penggunaan dan aplikasi Internet of Things (IoT) berasaskan 5G, Internet of Everything menjadi popular pada skala besar, dan berbilion pengguna, mesin dan peranti boleh berkongsi sejumlah besar data, imej resolusi tinggi dan strim video definisi tinggi dalam masa nyata. Pembedahan jarak jauh, kereta pandu sendiri, penghantaran dron dan banyak aplikasi mencabar lain akan menjadi kenyataan dari konsep ke realiti. Selain mendapat manfaat daripada kecerdasan buatan (AI) dan pembelajaran mesin, perkembangan ini juga tidak dapat dipisahkan daripada bahan baharu dengan prestasi pemprosesan yang lebih tinggi, lebar jalur yang lebih tinggi dan latensi yang pendek.

Menerajui inovasi, ST secara aktif menggunakan aplikasi teknologi semikonduktor generasi ketiga  
     
Pada awal 1990-an, ST telah membangun dan melancarkan transistor dan diod MOSFET SiC bermula daripada wafer 2 inci. Selepas bertahun-tahun pelaburan jangka panjang, ST telah memperoleh paten utama untuk proses pembuatan teras yang berkaitan. Sama ada lapisan epitaksi, reka bentuk penamatan tepi atau lapisan oksida get, kepakaran pembuatan transistor dan diod voltan tinggi ST telah memainkan peranan penting dalam membantu ST menerajui pembangunan SiC yang berjaya. kiniST telah memanfaatkan momentum ini untuk menjadi pembekal SiC utama dalam industri kenderaan elektrik (EV) yang sedang membangun.Produk SiC ST digunakan terutamanya dalam pengecasan atas kenderaan elektrik, penyongsang utama, penukar DC-DC, pemacu perindustrian, fotovoltaik dan aplikasi lain. Pada masa yang sama, ST kekal komited untuk membangunkan peranti GaN untuk aplikasi seperti stesen pangkalan 5G dan menara komunikasi, suis kuasa, elektronik pengguna dan pengecas perindustrian serta penyesuai kuasa. Produk RF GaN-atas-silikon sedang direka bentuk, yang akan membolehkan ST memaksimumkan portfolio produknya.  
Dari segi SiC MOSFET, ST sedang mewujudkan rantaian bekalan yang stabil: pengambilalihan Norstel AB dari Sweden yang berjaya telah melengkapkan penyepaduan rantaian bekalan menegak yang lengkap, menandatangani perjanjian bekalan wafer jangka panjang dengan Cree dan SiCrystal, dan juga terus mengembangkan kapasiti pengeluarannya sendiri. kini,ST sedang membina kejayaan SiCnyaTeruskan ke medan GaN, secara aktif menjalankan beberapa siri kerjasama dengan huluan dan hiliran rantaian industri: memperoleh kepentingan majoriti dalam inovator galium nitrida Exagan, menerima pakai proses pembuatan GaN TSMC yang terkemuka dalam industri, bekerjasama dengan Leti untuk membangunkan teknologi penukaran kuasa galium nitrida berasaskan silikon, bekerjasama dengan MACOM untuk meningkatkan kapasiti pengeluaran GaN berasaskan silikon, dsb.          Pelancaran platform ST masterGaN®: membuka era pengecasan GaN yang lebih kecil, lebih ringan dan lebih pantas  
     
Trend pengecilan bekalan kuasa telah berlaku selama beberapa dekad dan dijangka terus membolehkan aplikasi pasaran baharu. Di samping itu, peningkatan ketumpatan kuasa adalah kunci untuk meningkatkan kecekapan tenaga dan juga merupakan parameter yang sangat diutamakan oleh pereka. Walau bagaimanapun, masih terdapat batasan teknikal utama dalam cara mencapai penyelesaian kuasa yang lebih padat dan cekap.  
Sebagai gelombang inovasi baharu, teknologi transistor mobiliti elektron tinggi GaN sedang merevolusikan dunia kejuruteraan kuasa. Transistor FET kuasa GaN menembusi batasan prestasi penyelesaian kuasa berasaskan silikon biasa, membolehkan kelajuan tinggi, kecekapan tinggi dan ketumpatan kuasa yang lebih tinggi yang tidak pernah dicapai oleh MOSFET berasaskan silikon, dan memperkasakan pasaran aplikasi baharu. Sebagai peneraju dan perintis dalam pasaran penukaran kuasa selama beberapa dekad, ST memanfaatkan pengalaman teknikal dan kepakaran sistemnya yang tiada tandingan untuk mengharungi gelombang inovasi baharu ini dan terus melancarkan produk dan penyelesaian baharu untuk merangkumi pelbagai aplikasi pasaran yang lebih luas.  
Baru-baru ini, ST melancarkan platform produk pertama di dunia, masterGaN®, yang mengintegrasikan cip pemacu separuh jambatan berasaskan silikon dan sepasang transistor GaN. Penyelesaian bersepadu ini akan membantu mempercepatkan pembangunan pengecas dan penyesuai kuasa ringan dan penjimatan tenaga generasi seterusnya di bawah 400W untuk elektronik pengguna dan aplikasi perindustrian.  
   
Teknologi GaN membolehkan peranti elektronik memprosesLebih banyak kekuatan, manakala peranti itu sendiri menjadiLebih kecil, lebih ringan dan lebih cekap tenaga, penambahbaikan ini akan mengubah pengecas ultra pantas dan pengecas tanpa wayar untuk telefon pintar, penyesuai padat USB-PD untuk PC dan konsol permainan, serta aplikasi perindustrian seperti sistem storan kuasa solar, bekalan kuasa tanpa gangguan atau TV OLED mewah dan pelayan awan.   
Dalam pasaran GaN hari ini, transistor kuasa diskret dan IC pemacu sering digunakan, yang memerlukan pereka untuk mempelajari cara menjadikannya berfungsi bersama bagi mencapai prestasi optimum. Penyelesaian masterGaN STMicroelectronics memintas cabaran ini, memendekkan masa ke pasaran dan mencapai prestasi yang dijangkakan sambil menjadikan pakej lebih kecil dan ringkas, dengan komponen litar yang lebih sedikit dan kebolehpercayaan sistem yang lebih tinggi. Memanfaatkan kelebihan teknologi GaN dan produk bersepadu STMicroelectronics, pengecas dan penyesuai menggunakan produk baharu adalah lebih cekap daripada penyelesaian berasaskan silikon konvensional.Kurangkan saiz sebanyak 80%, kurangkan berat sebanyak 70% dan tingkatkan kelajuan pengecasan sebanyak 2 kali ganda.  
   
      Kelebihan unik platform produk masterGaN  
     
Matteo Lo Presti, naib presiden eksekutif dan pengurus besar Bahagian Produk Analog STMicroelectronics, berkata: "Platform produk masterGaN unik ST adalah berdasarkan kepakaran dan keupayaan reka bentuk kami yang terbukti di pasaran, mengintegrasikan proses BCD kuasa pintar voltan tinggi dan teknologi GaN, yang dapat mempercepat pembangunan produk yang menjimatkan ruang, cekap tenaga dan mesra alam."
 

masterGaN1 ialah produk pertama platform masterGaN STMicroelectronics, yang mengintegrasikan dua transistor kuasa GaN konfigurasi separuh jambatan dan cip pemacu sisi tinggi dan rendah. masterGaN1 dibungkus dalam pakej GQFN 9mm x 9mm dengan ketebalan hanya 1mm dan kini dalam pengeluaran besar-besaran. Di samping itu, STMicroelectronics juga menyediakan papan penilaian produk untuk membantu pelanggan memulakan projek produk kuasa dengan cepat.

Penafian: Artikel ini dicetak semula daripada "STMicroelectronics China". Artikel ini hanya mewakili pandangan peribadi penulis dan tidak mewakili pandangan Sacco Micro dan industri. Ia hanya untuk dicetak semula dan dikongsi bagi menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber asal dan penulis untuk dicetak semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.

Nombor telefon syarikat: +86-0755-83044319
Faks/FAKS: +86-0755-83975897
E-mel: 1615456225@qq.com
SQ: 3518641314 Pengurus Li

QQ: 332496225 Pengurus Qiu

Alamat: Bilik 809, Bangunan C, Bangunan Teknologi Zhantao, No. 1079 Minzhi Avenue, Daerah Baharu Longhua, Shenzhen