Нова технологија материјала побољшава перформансе полупроводника

Врсте и карактеристике нових материјала
Силицијум карбид (СиЦ)
Силицијум карбид, као полупроводнички материјал са широким размаком, има ширину појаса од приближно 3,3 електрон-волта (еВ), много више од 1,1 електрон-волта традиционалног силицијума (Си). Ово чини да силицијум карбид има већу топлотну проводљивост и капацитет ношења струје, што га чини посебно погодним за сценарије примене на високим температурама, високим притиском и високим фреквенцијама.

У области енергетске електронике, СиЦ уређаји могу ефикасно побољшати ефикасност система и смањити губитак енергије. На пример, СиЦ МОСФЕТ се широко користи у управљању напајањем и моторном погону електричних возила, са својим малим отпором и високом фреквенцијом пребацивања значајно побољшава домет електричних возила.

галијум нитрид (ГаН)
Галијум нитрид је још један широко проучаван полупроводнички материјал са широким појасом, са ширином појаса од приближно 3,4 електрон-волта. ГаН има одличне перформансе високе фреквенције и низак губитак проводљивости, што га чини погодним за апликације високе фреквенције и велике снаге. ГаН уређаји су показали предности у односу на традиционалне силиконске уређаје у РФ појачивачима снаге и прекидачким изворима напајања.

Посебно у 5Г комуникационој опреми, ГаН материјал може да подржи веће радне фреквенције и већу излазну снагу, постајући један од важних материјала за промовисање изградње 5Г инфраструктуре. Поред тога, висока ефикасност ГаН-а је такође промовисала развој технологије бежичног пуњења, што га чини потенцијалним материјалом за будући пренос енергије.

2Д материјали
Последњих година, дводимензионални материјали као што су графен и дисулфиди прелазних метала (као што је МоС ₂) привукли су широку пажњу у области полупроводника. Графен има изузетно високу покретљивост електрона и топлотну проводљивост, што га чини идеалним материјалом за високофреквентне и брзе електронске уређаје.

Иако се дводимензионални материјали и даље суочавају са изазовима у производним процесима, њихов потенцијал у флексибилним електронским уређајима мале снаге не може се занемарити. На пример, транзистори са ефектом поља (ФЕТ) засновани на МоС ₂ сматрају се кључном компонентом будућих флексибилних електронских уређаја, способних да постигну лагани дизајн уз одржавање високих перформанси.

Примена нове технологије материјала
електрично возило
Популаризација електричних возила поставила је веће захтеве за полупроводничке материјале. Примена СиЦ и ГаН материјала чини енергетски систем електричних возила ефикаснијим. Силицијум карбидне диоде и МОСФЕТ-ови могу издржати веће напоне и температуре, чиме се смањују губици при пуњењу, поврату енергије и преносу енергије.

На пример, многи произвођачи електричних возила почели су да усвајају СиЦ технологију да замене традиционалне силицијумске уређаје и побољшају ефикасност конверзије енергије електричних возила. Ово не само да побољшава издржљивост возила, већ и смањује време пуњења батерије.

5Г комуникација
Брз развој 5Г технологије подстакао је потражњу за полупроводничким материјалима високих перформанси. Уређаји са галијум нитридом постали су пожељан материјал за 5Г базне станице и терминалну опрему због својих одличних перформанси високе фреквенције. Карактеристике високе снаге ГаН-а омогућавају му да управља већим саобраћајем података, обезбеђујући веће брзине преноса и мање кашњење за 5Г мреже.

У међувремену, са широко распрострањеном применом 5Г уређаја, сродне РФ и микроталасне технологије се такође стално развијају. Примена нових материјала ће помоћи у изградњи великих 5Г базних станица, побољшавајући укупну стабилност и покривеност мреже.

обновљива енергија
Нова технологија материјала такође игра важну улогу у области обновљиве енергије. Енергетски електронски уређаји на бази силицијум карбида се широко користе у соларним инвертерима и системима за производњу енергије ветра, побољшавајући ефикасност конверзије енергије.

Усвајањем СиЦ технологије, соларни инвертори могу ефикасније да претварају једносмерну струју у наизменичну, значајно смањујући губитке енергије и промовишући ширу примену обновљиве енергије. Поред тога, технологија галијум нитрида је такође показала своје предности у системима управљања батеријама, побољшавајући укупну енергетску ефикасност.

Тренд будућег развоја нове технологије материјала
Континуирана иновација материјала
Уз континуирани напредак науке и технологије, иновације у полупроводничким материјалима ће се наставити. У будућности ће се развијати још нових материјала са супериорним електричним перформансама и могућностима управљања топлотом. Ови нови материјали ће задовољити потражњу за уређајима виших перформанси, посебно у апликацијама велике снаге, високе фреквенције и екстремних окружења.

Унапређење производног процеса
Примена нових материјала такође поставља веће захтеве за производне процесе. Са развојем нових производних технологија као што су 3Д штампа и нанотехнологија, процес производње полупроводничких уређаја ће постати рафиниранији и интелигентнији. Ово ће промовисати брзу комерцијализацију и примену нових материјала.

Заштита животне средине и одрживи развој
Све већа еколошка свест на глобалном нивоу извршила је притисак на индустрију полупроводника да се трансформише. У будућности ће развој еколошки прихватљивих полупроводничких материјала постати тренд у индустрији. На пример, еколошки прихватљиви материјали који замењују штетне супстанце не само да помажу у побољшању перформанси уређаја, већ су и усклађени са концептом одрживог развоја.