การผลักดันอย่างไม่หยุดยั้งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น และการเชื่อมต่อที่เร็วขึ้น กำลังขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงขั้นพื้นฐานในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ในขณะที่ซิลิคอนยังคงมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง สารกึ่งตัวนำแบบผสม เช่น ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และแกลเลียมไนไตรด์ (GaN)-ที่มักปลูกบนพื้นผิวเช่น SiC หรือแซฟไฟร์-กำลังย้ายจากกลุ่มเฉพาะไปสู่กระแสหลัก บทความนี้จะสำรวจตัวขับเคลื่อนตลาดและแอปพลิเคชันเชิงเปลี่ยนแปลงที่กระตุ้นให้เกิดการนำวัสดุเวเฟอร์ขั้นสูงเหล่านี้มาใช้
1. การปฏิวัติยานยนต์ไฟฟ้า: สร้างขึ้นบน SiC
การเปลี่ยนแปลงไปสู่การใช้พลังงานไฟฟ้าของอุตสาหกรรมยานยนต์อาจเป็นตัวขับเคลื่อนที่ใหญ่ที่สุดสำหรับความต้องการเวเฟอร์ SiC โมดูลพลังงาน SiC เป็นหัวใจสำคัญของอินเวอร์เตอร์แบบฉุดลาก โดยแปลงพลังงาน DC ของแบตเตอรี่เป็นไฟฟ้ากระแสสลับสำหรับมอเตอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับ IGBT แบบซิลิคอน SiC MOSFET จะช่วยลดการสูญเสียการสลับอินเวอร์เตอร์ได้สูงสุดถึง 70% ช่วยให้:
ขยายระยะการขับขี่ (ดีขึ้น 5-10%) จากแบตเตอรี่ก้อนเดียวกัน
ชาร์จเร็วขึ้นเนื่องจากการทำงานของเครื่องชาร์จในตัวมีความถี่สูงกว่า
ขนาดและน้ำหนักของระบบการจัดการระบายความร้อนลดลง
ในขณะที่การผลิต EV ขยายตัว ความต้องการเวเฟอร์ SiC ชนิด N-คุณภาพสูงและข้อบกพร่อง-ที่ควบคุมได้- N 4H กำลังพุ่งสูงขึ้น ส่งผลให้ซัพพลายเออร์เพิ่มการผลิตขนาด 6 นิ้วและ 8 นิ้ว
2. การเปิดใช้งานการเปลี่ยนผ่านพลังงานสีเขียว
ระบบพลังงานทดแทนขึ้นอยู่กับการแปลงพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพอย่างมาก SiC กำลังมีความสำคัญใน:
อินเวอร์เตอร์พลังงานแสงอาทิตย์: เพิ่มการเก็บเกี่ยวพลังงานสูงสุดโดยการลดการสูญเสียการแปลงจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ไปยังโครงข่ายไฟฟ้าให้เหลือน้อยที่สุด
ตัวแปลงกังหันลม: การจัดการกับระดับพลังงานสูงในพื้นที่ห้องโดยสารขนาดกะทัดรัด
ระบบกักเก็บพลังงาน (ESS): ช่วยให้สามารถไหลแบบสองทิศทางและมีประสิทธิภาพระหว่างกริด แบตเตอรี่ และผู้บริโภค
ความทนทานและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ SiC แปลโดยตรงเป็นต้นทุนพลังงานระดับต่ำ (LCOE) ซึ่งช่วยเร่งความพยายามในการลดคาร์บอนทั่วโลก
3. 5G และโครงสร้างพื้นฐานที่เหนือกว่า ขับเคลื่อนโดย GaAs และ GaN
การเปิดตัว 5G และการวางแผนสำหรับ 6G ต้องใช้ส่วนประกอบ RF ที่ทำงานที่ความถี่คลื่นมิลลิเมตร-ที่มีความเป็นเส้นตรงและประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง นี่คือโดเมนของ GaAs และ GaN-บน-SiC
GaAs ยังคงโดดเด่นสำหรับเครื่องขยายสัญญาณรบกวนต่ำ- (LNA) และสวิตช์ในเสาอากาศของสมาร์ทโฟนและเส้นทางเครื่องรับสถานีฐานเนื่องจากประสิทธิภาพสัญญาณรบกวนที่ยอดเยี่ยม
GaN-on-SiC เป็นเทคโนโลยีชั้นนำสำหรับเครื่องขยายกำลัง (PA) ในเครื่องส่งสัญญาณสถานีฐานมาโคร การนำความร้อนที่เหนือกว่าของ SiC จะกระจายความร้อนจากชั้น GaN กำลังสูง-ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้สามารถส่งสัญญาณที่ทรงพลังและเชื่อถือได้ในระยะทางที่ไกลกว่า
4. The Unsung Hero: พื้นผิวเฉพาะสำหรับโลกที่เชื่อมต่อถึงกัน
นอกเหนือจากพลังงานและ RF แล้ว เวเฟอร์เฉพาะทางยังเปิดใช้งานเทคโนโลยีสมัยใหม่ที่สำคัญ:
วัสดุซับสเตรตแซฟไฟร์มีความจำเป็นสำหรับการผลิตไฟ LED สีน้ำเงินและสีขาวที่ใช้ GaN- ซึ่งใช้ควบคุมระบบไฟส่องสว่างทั่วไปและในยานยนต์ นอกจากนี้ยังมีความสำคัญต่อตัวกรอง RF ในสมาร์ทโฟนอีกด้วย
ซิลิกาผสมและเวเฟอร์แก้วโบโรโฟลตเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในเซ็นเซอร์ MEMS ไบโอชิป และบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง (เช่น อินเตอร์โพเซอร์) ซึ่งจำเป็นต้องมีรูปทรงที่แม่นยำ ความเสถียรทางความร้อน และคุณสมบัติเป็นฉนวน
ผลกระทบเชิงกลยุทธ์สำหรับผู้ผลิตอุปกรณ์
สำหรับบริษัทที่กำลังพัฒนาผลิตภัณฑ์รุ่นต่อไป- การมีส่วนร่วมกับซัพพลายเออร์แผ่นเวเฟอร์ที่มี-พอร์ตโฟลิโอที่เป็นการคาดการณ์ล่วงหน้าถือเป็นสิ่งจำเป็นเชิงกลยุทธ์ ความสามารถในการจัดหาเวเฟอร์ SiC, GaAs และแซฟไฟร์เกรดเฉพาะ-ที่เชื่อถือได้จากพันธมิตรรายเดียวที่มีความรู้จะช่วยประหยัดเวลาในการรับรองและความเสี่ยงในห่วงโซ่อุปทาน ซัพพลายเออร์ที่นำเสนอ-บริการเสริมที่เกี่ยวข้อง- เช่น การเติบโตแบบเอปิเทกเซียล (GaN, SOS) การสะสมฟิล์ม และการตัดชิ้นส่วนที่มีความแม่นยำ- ให้ข้อได้เปรียบที่มากยิ่งขึ้นด้วยการส่งมอบเวเฟอร์-เอพิ-กึ่งสำเร็จรูปหรือชิ้นส่วนที่มีขนาด-แบบกำหนดเอง ซึ่งช่วยเร่งเวลาของคุณ-สู่-การทำตลาดสำหรับอุปกรณ์ที่ล้ำสมัยในอุปกรณ์เหล่านี้ ภาคที่มีการเติบโตสูง-