تطبيقات رقاقة أكسيد الغاليوم

أكسيد الغاليوم(جا₂O₃) ظهرت كمادة واعدة لمختلف التطبيقات، وخاصة في أجهزة الطاقة وأجهزة الترددات الراديوية (RF). في هذه المقالة، نستكشف الفرص الرئيسية والأسواق المستهدفةأكسيد الغاليومفي هذه المجالات.

أجهزة الطاقة

1. أربع فرص رئيسية لأكسيد الغاليومفي أجهزة الطاقة

أ. استبدال أحادي القطب بثنائي القطب:أكسيد الغاليومتم وضعه ليحل محل الأجهزة التقليدية ثنائية القطب، مثل الدوائر المتكاملة منخفضة المقاومة (MOSFETs) التي تحل محل IGBTs. في أسواق مثل مركبات الطاقة الجديدة، ومحطات الشحن، وتطبيقات الجهد العالي للغاية، والشحن السريع، وإمدادات الطاقة الصناعية، والتحكم في المحركات، أصبح التخلص التدريجي من IGBTs القائمة على السيليكون أمرًا لا مفر منه. يعتبر أكسيد الغاليوم، إلى جانب كربيد السيليكون (SiC) و GaN، بمثابة مادة تنافسية.

ب. تعزيز كفاءة الطاقة:أكسيد الغاليومتظهر أجهزة الطاقة استهلاكًا أقل للطاقة، بما يتماشى مع الاستراتيجيات العالمية لحياد الكربون وخفض انبعاثات الكربون إلى أقصى حد.

ج. الإنتاج الضخم القابل للتطوير: سهولة زيادة قطرأكسيد الغاليومالرقائق، إلى جانب عمليات الإنتاج المبسطة والفعالية من حيث التكلفة، تضعها في مكانة إيجابية للإنتاج على نطاق واسع.

د. متطلبات الموثوقية العالية: مع خصائص المواد المستقرة والهياكل الموثوقة،أكسيد الغاليومتلبي أجهزة الطاقة المتطلبات الصارمة للركائز/الطبقات الفوقي عالية الجودة.

2. الأسواق المستهدفة لأكسيد الغاليومأجهزة الطاقة

أ. التوقعات طويلة المدى:أكسيد الغاليومومن المتوقع أن تغطي أجهزة الطاقة نطاقات جهد تبلغ 650 فولت/1200 فولت/1700 فولت/3300 فولت بحلول عام 2025-2030، لتتغلغل على نطاق واسع في قطاعات السيارات والمعدات الكهربائية. تكمن الفرص المستقبلية في الأسواق الحصرية التي تتطلب جهدًا كهربائيًا عاليًا للغاية، مثل التطبيقات في الأنابيب المفرغة لإمدادات الطاقة ذات الجهد العالي.

ب. التوقعات على المدى القصير: على المدى القصير،أكسيد الغاليوممن المرجح أن تظهر أجهزة الطاقة مبكرًا في أسواق الجهد المتوسط ​​إلى العالي مع انخفاض حواجز الدخول وحساسية التكلفة. ويشمل ذلك قطاعات مثل الإلكترونيات الاستهلاكية، والأجهزة المنزلية، وإمدادات الطاقة الصناعية التي تستفيد من الموثوقية والأداء العالي للمادة.

3. الأسواق حيثأكسيد الغاليوميحمل ميزة

أجهزة الشحن/العاكسات/محطات الشحن الموجودة على متن مركبات الطاقة الجديدة

محولات تيار مستمر/تيار مستمر: تحويل 12 فولت/5 فولت → 48 فولت

استبدال IGBTs الموجودة في الأسواق المخزنة

أجهزة الترددات اللاسلكية

يعتمد نجاح نيتريد الغاليوم (GaN) في سوق الترددات اللاسلكية على ركائز كبيرة الحجم ومنخفضة التكلفة للاستفادة الكاملة من مزاياها المادية. في حين أن الركائز المتجانسة تنتج أعلى جودة للطبقة الفوقية، فإن اعتبارات التكلفة غالبًا ما تؤدي إلى استخدام ركائز غير مكلفة نسبيًا مثل Si، والياقوت، وSiC في تطبيقات LED، والإلكترونيات الاستهلاكية، وتطبيقات الترددات اللاسلكية. ومع ذلك، فإن عدم تطابق الشبكة بين هذه الركائز وGN يمكن أن يضر بالجودة الفوقي.

مع وجود عدم تطابق شبكي بنسبة 2.6% فقط بين GaN وأكسيد الغاليوم، استخدامأكسيد الغاليومركائز نمو GaN تؤدي إلى طبقات الفوقي عالية الجودة. علاوة على ذلك، فإن تكلفة زراعة رقائق أكسيد الغاليوم مقاس 6 بوصات دون استخدام طرق باهظة الثمن تعتمد على الإيريديوم يمكن مقارنتها بالسيليكون، مما يجعل أكسيد الغاليوم مرشحًا واعدًا للتطبيقات المهمة مثل أجهزة GaN RF.

ختاماً،أكسيد الغاليومإن تعدد استخدامات الشركة يضعها كلاعب رئيسي في كل من أجهزة الطاقة والترددات اللاسلكية، مع إمكانات كبيرة في مختلف الأسواق والتطبيقات. ومع استمرار التقدم التكنولوجي،أكسيد الغاليومومن المتوقع أن تلعب دورا حاسما في تشكيل مستقبل هذه الصناعات.