Voorbij de wet van Moore bereikt de derde generatie halfgeleidermateriaaltechnologie haar hoogtepunt.  
     
Sinds het begin van de 21e eeuw hebben nieuwe toepassingen zoals kunstmatige intelligentie, 5G en autonoom rijden hogere eisen gesteld aan de prestaties van chips. Dit heeft tevens geleid tot continue innovatie in halfgeleiderproductieprocessen en nieuwe materialen. Als de derde generatie halfgeleidermateriaaltechnologieën, die mogelijk de wet van Moore zullen overtreffen, beleven ze nu hun hoogtepunt.

De derde generatie halfgeleidermaterialen, ook wel bekend als halfgeleiders met een brede bandgap, zijn halfgeleidermaterialen met een grote bandgap (Eg≥2.3 eV). De gangbare siliciumcarbide (SiC) en galliumnitride (GaN), evenals de minder gangbare zinkoxide (ZnO), diamant en aluminiumnitride (AlN), zijn de belangrijkste vertegenwoordigers van de derde generatie halfgeleidertechnologie. Vergeleken met de eerste en tweede generatie halfgeleidermaterialen hebben de halfgeleiders van de derde generatie, naast een bredere bandgap, ook een uitstekende doorslagsterkte, thermische geleidbaarheid, elektronenverzadigingsgraad en stralingsbestendigheid. Ze bieden voordelen bij de productie van apparaten die bestand zijn tegen hoge temperaturen, hoge frequenties, straling en hoog vermogen, en kunnen voldoen aan de dringende behoefte aan energiezuinigere energieomzettingssystemen. Volgens het "2020 SiC and GaN Power Semiconductor Report" van Omdia zal de wereldwijde omzet van SiC- en GaN-vermogenshalfgeleiders naar verwachting eind 2020 US$ 854 miljoen bedragen. De komende tien jaar zal de markt een jaarlijkse groei met dubbele cijfers laten zien en in 2029 de US$ 5 miljard overschrijden.

Veel nieuwe toepassingen, zoals elektrische voertuigen, 5G en big data, hebben ontwikkelingsmogelijkheden gecreëerd voor halfgeleidermaterialen. In toepassingen zoals energieverslindende datacenters, diverse laders en tractiemotoromvormers voor elektrische voertuigen die op het punt staan ​​verbrandingsmotoren te vervangen, zullen verbeteringen in energie-efficiëntie de CO2-uitstoot van traditionele energiebronnen zoals olie en kolen verminderen. Nieuwe materialen bevorderen ook de grootschalige toepassing van hernieuwbare energie. Zo kunnen vermogenshalfgeleiders met een brede bandgap de opwekking van zonne- en windenergie efficiënter maken.

 

Aan de andere kant, met de uitrol en toepassing van het Internet of Things (IoT) op basis van 5G, wordt het Internet of Everything op grote schaal populair. Miljarden gebruikers, machines en apparaten kunnen in realtime grote hoeveelheden data, hogeresolutiebeelden en high-definition videostreams delen. Chirurgie op afstand, zelfrijdende auto's, dronebezorging en vele andere uitdagende toepassingen zullen van concept tot realiteit worden. Naast de voordelen van kunstmatige intelligentie (AI) en machine learning, zijn deze ontwikkelingen ook onlosmakelijk verbonden met nieuwe materialen met hogere verwerkingsprestaties, een grotere bandbreedte en een kortere latentie.

ST loopt voorop in innovatie en zet actief toepassingen van de derde generatie halfgeleidertechnologie in.  
     
Begin jaren negentig ontwikkelde en lanceerde ST SiC MOSFET-transistoren en -diodes, beginnend met 2-inch wafers. Na jarenlange investeringen heeft ST belangrijke patenten verkregen voor de bijbehorende kernproductieprocessen. Of het nu gaat om epitaxiale lagen, randafwerking of poortoxidelagen, ST's expertise in de productie van hoogspanningstransistoren en -diodes heeft een belangrijke rol gespeeld in het succesvol ontwikkelen van SiC en daarmee de leidende positie van ST te verwerven.ST heeft dit momentum benut om een ​​belangrijke SiC-leverancier te worden in de opkomende elektrische voertuigenindustrie (EV-industrie).De SiC-producten van ST worden voornamelijk gebruikt voor het opladen van elektrische voertuigen, hoofdomvormers, DC-DC-omvormers, industriële aandrijvingen, fotovoltaïsche cellen en andere toepassingen. Tegelijkertijd blijft ST zich inzetten voor de ontwikkeling van GaN-componenten voor toepassingen zoals 5G-basisstations en communicatietorens, vermogensschakelaars, consumentenelektronica en industriële laders en voedingsadapters. Momenteel worden GaN-op-silicium RF-producten ontworpen, waarmee ST zijn productportfolio kan maximaliseren.  
Wat SiC MOSFET's betreft, bouwt ST een stabiele toeleveringsketen op: de succesvolle overname van het Zweedse Norstel AB heeft een volledige verticale integratie van de toeleveringsketen voltooid, er zijn langetermijncontracten voor de levering van wafers getekend met Cree en SiCrystal, en ST blijft zijn eigen productiecapaciteit uitbreiden.ST bouwt voort op zijn succes met SiC.Ga verder naar het GaN-veldHet bedrijf voert actief een reeks samenwerkingen uit met de toeleveranciers in de hele industriële keten: het verwerven van een meerderheidsbelang in galliumnitride-innovator Exagan, het toepassen van TSMC's toonaangevende GaN-productieproces, de samenwerking met Leti voor de ontwikkeling van op silicium gebaseerde galliumnitride-energieconversietechnologie, de samenwerking met MACOM om de productiecapaciteit van op silicium gebaseerd GaN te vergroten, enzovoort.          De lancering van het ST masterGaN®-platform: het begin van een tijdperk met kleinere, lichtere en snellere GaN-ladingen.  
     
De trend van miniaturisatie van voedingen is al decennia gaande en zal naar verwachting nieuwe markttoepassingen mogelijk maken. Bovendien is een hogere vermogensdichtheid essentieel voor een betere energie-efficiëntie en een parameter waaraan ontwerpers veel waarde hechten. Er bestaan ​​echter nog steeds grote technische beperkingen bij het realiseren van compactere en efficiëntere voedingsoplossingen.  
Als een nieuwe golf van innovatie zorgt GaN-technologie (Gasnion High Electron Mobility Transistor) voor een revolutie in de wereld van de energietechniek. GaN-vermogens-FET-transistoren doorbreken de prestatiebeperkingen van traditionele siliciumgebaseerde vermogensoplossingen en maken hoge snelheden, hoge efficiëntie en een hogere vermogensdichtheid mogelijk die siliciumgebaseerde MOSFET's nooit hebben bereikt, waardoor nieuwe toepassingsmarkten worden ontsloten. Als leider en pionier in de markt voor energieconversie, al decennialang, benut ST zijn ongeëvenaarde technische ervaring en systeemexpertise om mee te surfen op deze nieuwe innovatiegolf en continu nieuwe producten en oplossingen te lanceren voor een breder scala aan markttoepassingen.  
ST heeft onlangs 's werelds eerste productplatform masterGaN® gelanceerd, dat een op silicium gebaseerde halfbrug-driverchip en een paar GaN-transistoren integreert. Deze geïntegreerde oplossing zal de ontwikkeling van de volgende generatie lichtgewicht, energiezuinige laders en voedingsadapters onder de 400W voor consumentenelektronica en industriële toepassingen versnellen.  
   
GaN-technologie maakt het mogelijk dat elektronische apparaten processen kunnen uitvoeren.Meer kracht, terwijl het apparaat zelf wordtKleiner, lichter en energiezuiniger.Deze verbeteringen zullen een revolutie teweegbrengen in ultrasnelle opladers en draadloze opladers voor smartphones, compacte USB-PD-adapters voor pc's en gameconsoles, maar ook in industriële toepassingen zoals systemen voor de opslag van zonne-energie, ononderbroken stroomvoorzieningen, hoogwaardige OLED-tv's en cloudservers.   
In de huidige GaN-markt worden vaak discrete vermogenstransistors en driver-IC's gebruikt, waardoor ontwerpers moeten leren hoe ze deze optimaal kunnen laten samenwerken voor de beste prestaties. De masterGaN-oplossing van STMicroelectronics omzeilt deze uitdaging, verkort de time-to-market en levert de verwachte prestaties, terwijl de behuizing kleiner en eenvoudiger wordt, met minder circuitcomponenten en een hogere systeem betrouwbaarheid. Door de voordelen van GaN-technologie en de geïntegreerde producten van STMicroelectronics te combineren, zijn laders en adapters die de nieuwe producten gebruiken efficiënter dan conventionele oplossingen op basis van silicium.Verklein de afmetingen met 80%, verlaag het gewicht met 70% en verdubbel de laadsnelheid..  
   
      De unieke voordelen van het masterGaN-productplatform  
     
Matteo Lo Presti, uitvoerend vicepresident en algemeen directeur van de Analog Products Division van STMicroelectronics, zei: "Het unieke masterGaN-productplatform van ST is gebaseerd op onze bewezen expertise en ontwerpcapaciteiten, waarbij het slimme hoogspanningsvermogen BCD-proces en GaN-technologie worden geïntegreerd. Dit kan de ontwikkeling van ruimtebesparende, energiezuinige en milieuvriendelijke producten versnellen."
 

masterGaN1 is het eerste product van STMicroelectronics' masterGaN-platform en integreert twee GaN-vermogenstransistors in halfbrugconfiguratie met high-side en low-side driverchips. masterGaN1 is verpakt in een 9 mm x 9 mm GQFN-behuizing met een dikte van slechts 1 mm en is nu in massaproductie. Daarnaast levert STMicroelectronics ook een productevaluatiebord om klanten te helpen snel aan de slag te gaan met projecten voor vermogensproducten.

Disclaimer: Dit artikel is overgenomen van "STMicroelectronics China". Dit artikel geeft uitsluitend de persoonlijke mening van de auteur weer en vertegenwoordigt niet de standpunten van Sacco Micro en de industrie. Het is uitsluitend bedoeld voor herpublicatie en verspreiding ter ondersteuning van de bescherming van intellectuele eigendomsrechten. Vermeld bij herpublicatie de oorspronkelijke bron en auteur. Neem bij inbreuk op het auteursrecht contact met ons op zodat we het artikel kunnen verwijderen.

Telefoonnummer van het bedrijf: +86-0755-83044319
Fax: +86-0755-83975897
E-mail: 1615456225@qq.com
Vraag: 3518641314 Manager Li

Vraag: 332496225 Manager Qiu

Adres: Kamer 809, Gebouw C, Zhantao Technologiegebouw, Minzhilaan 1079, Longhua Nieuw District, Shenzhen