За пределами действия закона Мура технология полупроводниковых материалов третьего поколения достигает своего пика.  
     
С начала XXI века появление новых приложений, таких как искусственный интеллект, 5G и автономное вождение, предъявило более высокие требования к производительности микросхем. Это также способствовало непрерывным инновациям в процессах производства полупроводников и новых материалах. Как третье поколение технологий полупроводниковых материалов, способных превзойти закон Мура, они достигли своего пика.

Полупроводниковые материалы третьего поколения, также известные как широкозонные полупроводники, — это полупроводниковые материалы с большой шириной запрещенной зоны (Eg≥2.3 эВ). Основными представителями полупроводниковой технологии третьего поколения являются карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), а также менее распространенные оксид цинка (ZnO), алмаз и нитрид алюминия (AlN). По сравнению с полупроводниковыми материалами первого и второго поколений, помимо более широкой запрещенной зоны, полупроводники третьего поколения также обладают превосходной прочностью на пробой, теплопроводностью, скоростью насыщения электронов и радиационной стойкостью. Они имеют преимущества в производстве высокотемпературных, высокочастотных, радиационно-стойких и мощных устройств и могут удовлетворить насущную потребность в более энергоэффективных системах преобразования энергии. Согласно отчету Omdia «SiC and GaN Power Semiconductor Report 2020», ожидается, что к концу 2020 года глобальная выручка от продаж силовых полупроводников на основе SiC и GaN достигнет 854 миллионов долларов США. В течение следующих десяти лет ожидается двузначный ежегодный рост, и к 2029 году объем продаж превысит 5 миллиардов долларов США.

Многие новые области применения, такие как электромобили, 5G и большие данные, открыли новые возможности для развития полупроводниковых материалов. В таких областях, как энергоемкие центры обработки данных, различные зарядные устройства и инверторы тяговых двигателей для электромобилей, которые вскоре заменят двигатели внутреннего сгорания, повышение энергоэффективности позволит сократить выбросы углекислого газа, производимые традиционными источниками энергии, такими как нефть и уголь. Новые материалы также способствуют широкомасштабному применению возобновляемой энергии. Например, широкозонные силовые полупроводники могут повысить эффективность выработки солнечной и ветровой энергии.

 

С другой стороны, с внедрением и применением Интернета вещей (IoT) на базе 5G, Интернет всего становится популярным в больших масштабах, и миллиарды пользователей, машин и устройств могут обмениваться большими объемами данных, изображениями высокого разрешения и видеопотоками высокой четкости в режиме реального времени. Дистанционная хирургия, беспилотные автомобили, доставка дронами и многие другие сложные приложения станут реальностью от концепции до реализации. Помимо преимуществ искусственного интеллекта (ИИ) и машинного обучения, эти разработки также неразрывно связаны с новыми материалами, обладающими более высокой производительностью обработки, большей пропускной способностью и малой задержкой.

Компания ST, являясь лидером в области инноваций, активно внедряет полупроводниковые технологии третьего поколения.  
     
В начале 1990-х годов компания ST начала разработку и выпуск SiC MOSFET транзисторов и диодов, начиная с 2-дюймовых пластин. После многолетних долгосрочных инвестиций ST получила ключевые патенты на соответствующие основные производственные процессы. Будь то эпитаксиальные слои, конструкция краевых выводов или слои затворного оксида, опыт ST в производстве высоковольтных транзисторов и диодов сыграл важную роль в том, чтобы помочь компании занять лидирующие позиции в успешной разработке SiC.Компания ST воспользовалась этим импульсом, чтобы стать ключевым поставщиком SiC в развивающейся индустрии электромобилей.Продукция ST на основе SiC в основном используется в бортовых зарядных устройствах электромобилей, основных инверторах, преобразователях постоянного тока, промышленных приводах, фотоэлектрических элементах и ​​других областях применения. Одновременно ST продолжает разрабатывать GaN-устройства для таких применений, как базовые станции 5G и вышки связи, силовые переключатели, бытовая электроника, а также промышленные зарядные устройства и адаптеры питания. В настоящее время ведется разработка радиочастотных продуктов на основе GaN-на-кремнии, что позволит ST максимально расширить свой продуктовый портфель.  
Что касается SiC MOSFET, ST создает стабильную цепочку поставок: успешное приобретение шведской компании Norstel AB завершило полную вертикальную интеграцию цепочки поставок, были подписаны долгосрочные соглашения о поставках кремниевых пластин с Cree и SiCrystal, а также компания продолжила наращивать собственные производственные мощности.Компания ST развивает свой успех, достигнутый благодаря использованию SiC.Продолжить в поле GaNактивно осуществляя ряд мероприятий по сотрудничеству с участниками производственной цепочки: приобретение контрольного пакета акций инновационной компании по производству нитрида галлия Exagan, внедрение передового технологического процесса производства GaN от TSMC, сотрудничество с Leti в разработке технологии преобразования энергии на основе нитрида галлия на основе кремния, работа с MACOM над увеличением производственных мощностей по выпуску GaN на основе кремния и т. д.          Запуск платформы ST masterGaN®: эра более компактных, легких и быстрых зарядных устройств на основе GaN.  
     
Тенденция к миниатюризации источников питания наблюдается уже несколько десятилетий и, как ожидается, будет продолжаться, открывая новые возможности для применения на рынке. Кроме того, увеличение плотности мощности является ключом к повышению энергоэффективности и параметром, которому разработчики придают большое значение. Однако до сих пор существуют серьезные технические ограничения в создании более компактных и эффективных решений в области электропитания.  
Технология транзисторов с высокой подвижностью электронов на основе нитрида галлия (GaN) представляет собой новую волну инноваций, революционизирующую мир энергетики. Силовые полевые транзисторы на основе GaN преодолевают ограничения производительности обычных кремниевых решений, обеспечивая высокую скорость, эффективность и плотность мощности, недостижимые для кремниевых MOSFET-транзисторов, и открывая новые рынки применения. Будучи лидером и пионером на рынке преобразования энергии на протяжении десятилетий, компания ST использует свой непревзойденный технический опыт и системную экспертизу, чтобы оседлать эту новую волну инноваций и постоянно выпускать новые продукты и решения, охватывающие более широкий спектр рыночных применений.  
Недавно компания ST представила первую в мире продуктовую платформу masterGaN®, которая объединяет микросхему драйвера полумоста на основе кремния и пару транзисторов GaN. Это интегрированное решение поможет ускорить разработку следующего поколения легких, энергосберегающих зарядных устройств и адаптеров питания мощностью менее 400 Вт для бытовой электроники и промышленного применения.  
   
Технология GaN позволяет создавать электронные устройства, способные обрабатывать различные материалы.Больше силы, в то время как само устройство становитсяМеньше, легче и энергоэффективнееЭти усовершенствования преобразят сверхбыстрые и беспроводные зарядные устройства для смартфонов, компактные USB-PD адаптеры для ПК и игровых консолей, а также промышленные приложения, такие как системы хранения солнечной энергии, источники бесперебойного питания или высококачественные OLED-телевизоры и облачные серверы.   
На современном рынке GaN часто используются дискретные силовые транзисторы и микросхемы драйверов, что требует от разработчиков умения налаживать их совместную работу для достижения оптимальной производительности. Решение masterGaN от STMicroelectronics решает эту проблему, сокращая время выхода на рынок и обеспечивая ожидаемую производительность при одновременном уменьшении размеров и упрощении корпуса, сокращении количества компонентов схемы и повышении надежности системы. Благодаря преимуществам технологии GaN и интегрированных продуктов STMicroelectronics, зарядные устройства и адаптеры, использующие новые продукты, более эффективны, чем традиционные решения на основе кремния.Уменьшить габариты на 80%, вес на 70% и увеличить скорость зарядки в 2 раза..  
   
      Уникальные преимущества платформы продуктов MasterGaN  
     
Маттео Ло Прести, исполнительный вице-президент и генеральный директор подразделения аналоговой продукции компании STMicroelectronics, заявил: «Уникальная продуктовая платформа MasterGaN от ST основана на нашем проверенном на рынке опыте и возможностях проектирования, интегрируя высоковольтный интеллектуальный силовой BCD-процесс и технологию GaN, что позволяет ускорить разработку компактных, энергоэффективных и экологически чистых продуктов».
 

masterGaN1 — первый продукт платформы masterGaN от STMicroelectronics, объединяющий два силовых GaN-транзистора в полумостовой конфигурации и микросхемы драйверов верхнего и нижнего плеч. masterGaN1 выпускается в корпусе GQFN размером 9 мм x 9 мм толщиной всего 1 мм и уже запущен в серийное производство. Кроме того, STMicroelectronics также предлагает оценочную плату продукта, чтобы помочь клиентам быстро начать проекты по разработке силовых устройств.

Отказ от ответственности: Данная статья перепечатана из «STMicroelectronics China». Эта статья отражает только личное мнение автора и не представляет точку зрения Sacco Micro и отрасли в целом. Перепечатка и распространение предназначены исключительно для защиты прав интеллектуальной собственности. Пожалуйста, указывайте первоисточник и автора при перепечатке. В случае нарушения авторских прав, пожалуйста, свяжитесь с нами для удаления публикации.

Номер телефона компании: +86-0755-83044319
Факс: +86-0755-83975897
Почта: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Менеджер Ли

QQ: 332496225 Менеджер Цю

Адрес: Комната 809, корпус C, технологический корпус Чжаньтао, проспект Миньчжи, 1079, новый район Лунхуа, Шэньчжэнь.