Vượt qua định luật Moore, công nghệ vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba đạt đến đỉnh cao.  
     
Kể từ đầu thế kỷ 21, sự trỗi dậy của các ứng dụng mới như trí tuệ nhân tạo, 5G và xe tự lái đã đặt ra những yêu cầu cao hơn đối với hiệu năng của chip. Điều này cũng thúc đẩy sự đổi mới liên tục trong các quy trình sản xuất chất bán dẫn và vật liệu mới. Là thế hệ thứ ba của công nghệ vật liệu bán dẫn có thể vượt qua Định luật Moore, chúng đang bước vào thời điểm đỉnh cao của mình.

Vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba, còn được gọi là bán dẫn có khe năng lượng rộng, là những vật liệu bán dẫn có độ rộng khe năng lượng lớn (Eg≥2.3 eV). Các vật liệu chính như silicon carbide (SiC) và gallium nitride (GaN), cũng như các vật liệu ít phổ biến hơn như kẽm oxit (ZnO), kim cương và nhôm nitride (AlN) là những đại diện tiêu biểu của công nghệ bán dẫn thế hệ thứ ba. So với vật liệu bán dẫn thế hệ thứ nhất và thứ hai, ngoài khe năng lượng rộng hơn, bán dẫn thế hệ thứ ba còn có độ bền điện trường đánh thủng, độ dẫn nhiệt, tốc độ bão hòa điện tử và khả năng chống bức xạ tuyệt vời. Chúng có ưu điểm trong việc chế tạo các thiết bị hoạt động ở nhiệt độ cao, tần số cao, chống bức xạ và công suất cao, và có thể đáp ứng nhu cầu cấp thiết về các hệ thống chuyển đổi năng lượng hiệu quả hơn. Theo "Báo cáo về chất bán dẫn công suất SiC và GaN năm 2020" của Omdia, doanh thu bán hàng toàn cầu của chất bán dẫn công suất SiC và GaN dự kiến ​​sẽ đạt 854 triệu đô la Mỹ vào cuối năm 2020. Ngành này sẽ đạt tốc độ tăng trưởng hàng năm hai chữ số trong mười năm tới và sẽ vượt quá 5 tỷ đô la Mỹ vào năm 2029.

Nhiều ứng dụng mới như xe điện, 5G và dữ liệu lớn đã mang lại cơ hội phát triển cho vật liệu bán dẫn. Trong các ứng dụng như trung tâm dữ liệu tiêu thụ nhiều điện năng, các loại bộ sạc và bộ biến tần động cơ kéo cho xe điện – những thiết bị sắp thay thế động cơ đốt trong – việc cải thiện hiệu suất năng lượng sẽ làm giảm lượng khí thải carbon dioxide do tiêu thụ năng lượng truyền thống như dầu mỏ và than đá gây ra. Vật liệu mới cũng thúc đẩy ứng dụng quy mô lớn của năng lượng tái tạo. Ví dụ, chất bán dẫn công suất có dải năng lượng rộng có thể giúp việc sản xuất điện năng từ năng lượng mặt trời và năng lượng gió hiệu quả hơn.

 

Mặt khác, với việc triển khai và ứng dụng Internet vạn vật (IoT) dựa trên công nghệ 5G, Internet vạn vật (IoT) trở nên phổ biến trên quy mô lớn, cho phép hàng tỷ người dùng, máy móc và thiết bị chia sẻ lượng lớn dữ liệu, hình ảnh độ phân giải cao và video chất lượng cao theo thời gian thực. Phẫu thuật từ xa, xe tự lái, giao hàng bằng máy bay không người lái và nhiều ứng dụng đầy thách thức khác sẽ trở thành hiện thực từ ý tưởng. Bên cạnh việc hưởng lợi từ trí tuệ nhân tạo (AI) và máy học, những phát triển này cũng không thể tách rời khỏi các vật liệu mới với hiệu năng xử lý cao hơn, băng thông rộng hơn và độ trễ thấp hơn.

ST tiên phong trong đổi mới sáng tạo và tích cực triển khai các ứng dụng công nghệ bán dẫn thế hệ thứ ba.  
     
Đầu những năm 1990, ST đã phát triển và tung ra thị trường các bóng bán dẫn và điốt MOSFET SiC bắt đầu từ các tấm wafer 2 inch. Sau nhiều năm đầu tư dài hạn, ST đã nhận được các bằng sáng chế quan trọng cho các quy trình sản xuất cốt lõi liên quan. Cho dù đó là các lớp epitaxy, thiết kế kết thúc cạnh hay các lớp oxit cổng, chuyên môn sản xuất bóng bán dẫn và điốt điện áp cao của ST đã đóng một vai trò quan trọng giúp ST dẫn đầu trong việc phát triển thành công SiC.ST has leveraged this momentum to become a key SiC supplier in the emerging electric vehicle (EV) industry. ST's SiC products are mainly used in on-board charging of electric vehicles, main inverters, DC-DC converters, industrial drives, photovoltaics and other applications. At the same time, ST remains committed to developing GaN devices for applications such as 5G base stations and communication towers, power switches, consumer electronics and industrial chargers and power adapters. GaN-on-silicon RF products are currently being designed, which will enable ST to maximize its product portfolio.  
Về MOSFET SiC, ST đang thiết lập một chuỗi cung ứng ổn định: việc mua lại thành công Norstel AB của Thụy Điển đã hoàn tất quá trình tích hợp chuỗi cung ứng theo chiều dọc, ký kết các thỏa thuận cung cấp wafer dài hạn với Cree và SiCrystal, đồng thời tiếp tục mở rộng năng lực sản xuất của chính mình.ST đang tiếp tục phát huy thành công của mình trong lĩnh vực SiC.Tiếp tục với lĩnh vực GaN, actively carrying out a series of cooperation with the upstream and downstream of the industry chain: acquiring a majority stake in gallium nitride innovator Exagan, adopting TSMC's industry-leading GaN manufacturing process, cooperating with Leti to develop silicon-based gallium nitride power conversion technology, working with MACOM to increase silicon-based GaN production capacity, etc.          The launch of ST masterGaN® platform: opening up the era of smaller, lighter and faster GaN charging  
     
Xu hướng thu nhỏ nguồn điện đã diễn ra trong nhiều thập kỷ và dự kiến ​​sẽ tiếp tục mở ra những ứng dụng thị trường mới. Ngoài ra, tăng mật độ công suất là chìa khóa để cải thiện hiệu quả năng lượng và cũng là một thông số mà các nhà thiết kế rất coi trọng. Tuy nhiên, vẫn còn những hạn chế kỹ thuật lớn trong việc đạt được các giải pháp nguồn điện nhỏ gọn và hiệu quả hơn.  
Là một làn sóng đổi mới, công nghệ transistor GaN có độ linh động điện tử cao đang cách mạng hóa thế giới kỹ thuật điện. Transistor FET công suất GaN vượt qua những hạn chế về hiệu suất của các giải pháp điện năng dựa trên silicon thông thường, cho phép tốc độ cao, hiệu suất cao và mật độ công suất cao hơn mà MOSFET dựa trên silicon chưa từng đạt được, đồng thời mở ra các thị trường ứng dụng mới. Là một nhà lãnh đạo và tiên phong trong thị trường chuyển đổi năng lượng trong nhiều thập kỷ, ST tận dụng kinh nghiệm kỹ thuật và chuyên môn hệ thống vượt trội của mình để đón đầu làn sóng đổi mới này và liên tục ra mắt các sản phẩm và giải pháp mới nhằm đáp ứng phạm vi ứng dụng thị trường rộng hơn.  
Recently, ST launched the world's first product platform masterGaN® that integrates a silicon-based half-bridge driver chip and a pair of GaN transistors. This integrated solution will help accelerate the development of the next generation of lightweight, energy-saving chargers and power adapters below 400W for consumer electronics and industrial applications.  
   
Công nghệ GaN cho phép các thiết bị điện tử xử lýThêm sức mạnh, trong khi bản thân thiết bị trở thànhNhỏ hơn, nhẹ hơn và tiết kiệm năng lượng hơn., these improvements will transform ultra-fast chargers and wireless chargers for smartphones, USB-PD compact adapters for PCs and game consoles, as well as industrial applications such as solar power storage systems, uninterruptible power supplies, or high-end OLED TVs and cloud servers.   
Trong thị trường GaN hiện nay, các transistor công suất rời rạc và IC điều khiển thường được sử dụng, điều này đòi hỏi các nhà thiết kế phải học cách phối hợp chúng để đạt được hiệu suất tối ưu. Giải pháp masterGaN của STMicroelectronics giải quyết thách thức này, rút ​​ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường và đạt được hiệu suất như mong đợi, đồng thời làm cho gói sản phẩm nhỏ hơn và đơn giản hơn, với ít linh kiện mạch hơn và độ tin cậy hệ thống cao hơn. Tận dụng những ưu điểm của công nghệ GaN và các sản phẩm tích hợp của STMicroelectronics, bộ sạc và bộ chuyển đổi sử dụng các sản phẩm mới này hiệu quả hơn so với các giải pháp dựa trên silicon thông thường.Giảm kích thước 80%, giảm trọng lượng 70% và tăng tốc độ sạc gấp 2 lần..  
   
      Những ưu điểm độc đáo của nền tảng sản phẩm masterGaN  
     
Matteo Lo Presti, executive vice president and general manager of the Analog Products Division of STMicroelectronics, said: "ST's unique masterGaN product platform is based on our market-proven expertise and design capabilities, integrating high-voltage smart power BCD process and GaN technology, which can accelerate the development of space-saving, energy-efficient and environmentally friendly products."
 

masterGaN1 là sản phẩm đầu tiên của nền tảng masterGaN của STMicroelectronics, tích hợp hai transistor công suất GaN cấu hình bán cầu và các chip điều khiển phía cao và phía thấp. masterGaN1 được đóng gói trong vỏ GQFN 9mm x 9mm với độ dày chỉ 1mm và hiện đang được sản xuất hàng loạt. Ngoài ra, STMicroelectronics cũng cung cấp bo mạch đánh giá sản phẩm để giúp khách hàng nhanh chóng bắt đầu các dự án sản phẩm nguồn.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được đăng lại từ "STMicroelectronics China". Bài viết này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả và không đại diện cho quan điểm của Sacco Micro và ngành công nghiệp. Bài viết chỉ được đăng lại và chia sẻ để hỗ trợ bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn và tác giả khi đăng lại. Nếu có bất kỳ sự vi phạm nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi để xóa bỏ.

Số điện thoại công ty: +86-0755-83044319
Số fax: +86-0755-83975897
Email: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Quản lý Li

QQ: 332496225 Quản lý Qiu

Địa chỉ: Phòng 809, Tòa nhà C, Tòa nhà Công nghệ Zhantao, Số 1079 Đại lộ Minzhi, Khu Longhua Mới, Thâm Quyến