הכוכב העולה של מוליכים למחצה מהדור השלישי: גליום ניטריד מספר נקודות צמיחה חדשות בעתיד.

בהשוואה להתקני סיליקון קרביד, להתקני כוח מבוססי גליום ניטריד יהיו יתרונות רבים יותר בתרחישים בהם נדרשים בו זמנית יעילות, תדירות, נפח והיבטים מקיפים אחרים, כגון התקנים מבוססי גליום ניטריד שיושמו בהצלחה בתחום הטעינה המהירה בקנה מידה גדול. עם פריצתם של יישומים חדשים במורד הזרם, והפריצה המתמשכת של טכנולוגיית הכנת מצעים של גליום ניטריד, התקני GaN צפויים להמשיך ולגדול בנפח, ויהפכו לאחת הטכנולוגיות המרכזיות להפחתת עלויות ויעילות, ופיתוח ירוק בר-קיימא.

כיום, הדור השלישי של חומרי מוליכים למחצה הפך לחלק חשוב בתעשיות אסטרטגיות מתפתחות, והוא גם הופך לנקודת פיקוד אסטרטגית לניצול הדור הבא של טכנולוגיית המידע, שימור אנרגיה והפחתת פליטות וטכנולוגיית ביטחון לאומי. ביניהם, גליום ניטריד (GaN) הוא אחד מחומרי המוליכים למחצה מהדור השלישי המייצגים ביותר כחומר מוליך למחצה בעל פער פס רחב של 3.4eV.

ב-3 ביולי, סין הידקה את ייצוא גליום ופריטים הקשורים לגרמניום, שינוי מדיניות חשוב המבוסס על התכונה החשובה של גליום, מתכת נדירה, כ"הגרעין החדש של תעשיית המוליכים למחצה", ויתרונות היישום הרחבים שלו בחומרי מוליכים למחצה, אנרגיה חדשה ותחומים אחרים. לאור שינוי מדיניות זה, מאמר זה ידון וינתח גליום ניטריד מהיבטים של טכנולוגיית הכנתו ואתגריו, נקודות צמיחה חדשות בעתיד ודפוסי תחרות.

הקדמה קצרה:
גליום ניטריד הוא סוג של חומר מוליך למחצה סינתטי, שהוא נציג טיפוסי של הדור השלישי של חומרי מוליכים למחצה. בהשוואה לחומרי סיליקון מסורתיים, לגליום ניטריד (GaN) יש יתרונות של פער אנרגיה גדול, שדה חשמלי פריצה חזק, התנגדות נמוכה במצב הפעלה, ניידות אלקטרונים גבוהה, יעילות המרה גבוהה, מוליכות תרמית גבוהה והפסדים נמוכים.

גביש יחיד גליום ניטריד הוא דור חדש של חומרי מוליכים למחצה בעלי ביצועים מצוינים, אשר ניתן להשתמש בהם באופן נרחב בתקשורת, מכ"ם, מוצרי אלקטרוניקה צרכניים, מוצרי אלקטרוניקה לרכב, אנרגיית חשמל, עיבוד לייזר תעשייתי, מכשור ותחומים אחרים, ולכן פיתוחו וייצורו ההמוני נמצאים במוקד תשומת הלב של מדינות ותעשיות ברחבי העולם.

יישום של GaN

1--תחנת בסיס תקשורת 5G
תשתית תקשורת אלחוטית היא תחום היישום העיקרי של התקני RF מסוג גליום ניטריד, והיא מהווה 50%.
2 - ספק כוח גבוה
לתכונת ה"גובה הכפול" של GaN יש פוטנציאל חדירה גדול במכשירים אלקטרוניים צרכניים בעלי ביצועים גבוהים, שיכולים לעמוד בדרישות של טעינה מהירה והגנה על טעינה.
3 - רכב אנרגיה חדש
מנקודת מבט של יישום מעשי, התקני המוליכים למחצה מהדור השלישי הנוכחיים במכוניות הם בעיקר התקני סיליקון קרביד, אך ישנם חומרים מתאימים של גליום ניטריד שיכולים לעבור את הסמכת תקנות הרכב של מודולי התקני חשמל, או שיטות אריזה מתאימות אחרות, ועדיין יתקבלו על ידי כל המפעל ויצרני הציוד המקורי (OEM).
4 - מרכז נתונים
מוליכים למחצה של GaN משמשים בעיקר ביחידות ספקי כוח של PSU במרכזי נתונים.

לסיכום, עם התפרצותן של יישומים חדשים במורד הזרם ופריצות דרך מתמשכות בטכנולוגיית הכנת מצעים של גליום ניטריד, צפוי כי התקני GaN ימשיכו לגדול בנפח, ויהפכו לאחת הטכנולוגיות המרכזיות להפחתת עלויות ויעילות ופיתוח ירוק בר-קיימא.