>
>
2023-08-16
Βασικές πρώτες ύλες ημιαγωγών κάτω από τους ελέγχους εξαγωγών
Την 1η Αυγούστου 2023, το Υπουργείο εμπορίου και η γενική διοίκηση του τελωνείου της Κίνας εφάρμοσαν επίσημα τους ελέγχους εξαγωγών στο γάλλιο και το γερμάνιο πρώτων υλών ημιαγωγών. Υπάρχουν διάφορες απόψεις στη βιομηχανία σχετικά με αυτήν την κίνηση, και πολλοί άνθρωποι θεωρούν ότι είναι σε απάντηση στον αναβαθμισμένο έλεγχο του ολλανδικού ASML στην εξαγωγή των μηχανών λιθογραφίας. Αλλά τον Αύγουστο του 2022. Οι Ηνωμένες Πολιτείες περι:λαμβάνω το high-purity οξείδιο γαλλίου ημιαγωγών υλικό στον απαγορευμένο κατάλογο ελέγχου εξαγωγών της στην Κίνα. Το γραφείο της βιομηχανίας και της ασφάλειας (BRI) του αμερικανικού τμήματος εμπορίου έχει αναγγείλει επίσης το συνυπολογισμό των τέταρτης γενεάς υλικών ημιαγωγών όπως το οξείδιο και το διαμάντι γαλλίου, τα οποία μπορούν να αντισταθούν τις υψηλές θερμοκρασίες και τις τάσεις, καθώς επίσης και το λογισμικό ECAD που σχεδιάζεται συγκεκριμένα για τα τσιπ σε 3nm και κατωτέρω, στους νέους ελέγχους εξαγωγών.
Εκείνη τη στιγμή, δεν υπήρξαν πολλοί άνθρωποι που δίνουν προσοχή σε αυτόν τον έλεγχο εξαγωγών, και ήταν όχι πριν από ένα έτος αργότερα ότι η Κίνα περιέλαβε το γάλλιο στον κατάλογο ελέγχου εξαγωγών που η βιομηχανία άρχισε να δίνει προσοχή στο σημαντικό υλικό των τέταρτης γενεάς ημιαγωγών - οξείδιο γαλλίου. Το γάλλιο και το γερμάνιο είναι βασικές πρώτες ύλες στη βιομηχανία ημιαγωγών, και οι αιτήσεις τους καλύπτουν την κατασκευή πρώτα στους τέταρτης γενεάς ημιαγωγούς. Σήμερα, με το νόμο Moore που αντιμετωπίζει μια δυσχέρεια, τα υλικά ημιαγωγών με τα μεγαλύτερα πλάτη bandgap, όπως το διαμάντι, το οξείδιο γαλλίου, AlN, και ΔΙΣΕΚΑΤΟΜΜΥΡΙΟ, έχουν τη δυνατότητα να γίνουν η κινητήρια δύναμη για τη επόμενη γενιά της τεχνολογίας πληροφοριών λόγω των άριστων σωματικών ιδιοτήτων τους.
Για την Κίνα, είναι μια κρίσιμη περίοδος για την ανάπτυξη των ημιαγωγών, και οι διάφορες κυρώσεις από τις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν κάνει έρευνα των βασικών επαναστατικών υλικών όπως το οξείδιο γαλλίου έναν βασικό σημαντικό περιορισμό. Παρά τις πολυάριθμες προκλήσεις, εάν μπορούμε να πετύχουμε σε αυτήν την επανάσταση τεχνολογίας ημιαγωγών, η Κίνα θα έχει τη δυνατότητα να πηδήσει από ένα εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος κατασκευής σε ένα εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος κατασκευής, επιτυγχάνοντας έναν αληθινά πρωτοφανή μετασχηματισμό σε έναν αιώνα. Αυτό είναι όχι μόνο μια σημαντική δοκιμή της τεχνολογικής δύναμης της Κίνας, αλλά και μια σημαντική ευκαιρία να επιδειχθεί η δυνατότητα της Κίνας να αντιμετωπίσει τις σφαιρικές τεχνολογικές προκλήσεις.
Πλεονεκτήματα πέρα από το καρβίδιο του πυριτίου και το οξείδιο γαλλίου
Το οξείδιο γαλλίου, ένα τέταρτης γενεάς υλικό ημιαγωγών, έχει τα πλεονεκτήματα όπως το μεγάλο πλάτος bandgap (eV 4,8), η υψηλή κρίσιμη δύναμη τομέων διακοπής (8MV/cm), και τα καλά χαρακτηριστικά διεξαγωγής. Το οξείδιο γαλλίου έχει πέντε επιβεβαιωμένες μορφές κρυστάλλου, μεταξύ των οποίων ο σταθερότερος είναι β- Ga2O3. Το πλάτος bandgap του είναι eV 4.8-4.9, και η δύναμη τομέων διακοπής είναι τόσο υψηλή όπως 8 MV/cm. Η αντίσταση διεξαγωγής της είναι πολύ χαμηλότερη από αυτή του SIC και GaN, μειώνοντας πολύ την απώλεια διεξαγωγής της συσκευής. Η χαρακτηριστική παράμετρός της, ασφάλιστρο Baliga (BFOM), είναι τόσο υψηλή όπως 3400, περίπου 10 φορές αυτό του SIC και 4 φορές αυτό GaN.
Έναντι του καρβιδίου του πυριτίου και του νιτριδίου γαλλίου, η διαδικασία αύξησης του οξειδίου γαλλίου μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας την υγρή μέθοδο λειωμένων μετάλλων στην ατμοσφαιρική πίεση, η οποία οδηγεί σε υψηλό - ποιότητα, υψηλή παραγωγή, και χαμηλότερο κόστος. Λόγω των χαρακτηριστικών τους, το καρβίδιο του πυριτίου και το νιτρίδιο γαλλίου μπορούν μόνο να παραχθούν με τη gas-phase μέθοδο, η οποία απαιτεί ένα υψηλής θερμοκρασίας περιβάλλον παραγωγής και μια ενέργεια μεγάλου ποσού. Αυτό σημαίνει ότι το οξείδιο γαλλίου θα έχει ένα πλεονέκτημα δαπανών στην παραγωγή και την κατασκευή, και είναι κατάλληλο για τους εσωτερικούς κατασκευαστές να αυξήσουν γρήγορα τη ικανότητα παραγωγής.
Σε σύγκριση με το καρβίδιο του πυριτίου, το οξείδιο γαλλίου ξεπερνά το καρβίδιο του πυριτίου σχεδόν σε όλες τις παραμέτρους απόδοσης. Ειδικά με το μεγάλο πλάτος bandgap και την υψηλή δύναμη τομέων διακοπής του, έχει τα σημαντικά πλεονεκτήματα στις υψηλής ισχύος και υψηλής συχνότητας εφαρμογές
Συγκεκριμένες εφαρμογές και δυνατότητα αγοράς του οξειδίου γαλλίου
Οι προοπτικές ανάπτυξης του οξειδίου γαλλίου είναι όλο και περισσότερο προεξέχουσες, και η αγορά αυτήν την περίοδο κυρίως μονοπωλείται από δύο γίγαντες στην Ιαπωνία, την τεχνολογία κρυστάλλου Novell (NCT) και Flosfia. NCT έχει επενδύσει στην έρευνα και την ανάπτυξη του οξειδίου γαλλίου από το 2012, σπάζοντας επιτυχώς μέσω των πολλαπλάσιων βασικών τεχνολογιών, συμπεριλαμβανομένου του κρυστάλλου οξειδίων γαλλίου 2 ίντσας και της κρυσταλλικής τεχνολογίας, καθώς επίσης και της μαζικής παραγωγής των υλικών οξειδίων γαλλίου. Η αποδοτικότητα και η υψηλή επίδοση της έχουν αναγνωριστεί ευρέως στη βιομηχανία. Παρήγαγε μαζικά επιτυχώς τις γκοφρέτες οξειδίων γαλλίου 4 ιντσών το 2021 και έχει αρχίσει τις γκοφρέτες πελατών, άλλη μια φορά κρατώντας την Ιαπωνία μπροστά στο σύνθετο ανταγωνισμό ημιαγωγών τρίτης γενιάς.
Σύμφωνα με την πρόβλεψη NCT, η αγορά για τις γκοφρέτες οξειδίων γαλλίου θα αυξηθεί γρήγορα στην επόμενη δεκαετία και θα επεκτείνει σε περίπου RMB 3,02 δισεκατομμύρια ως το 2030. FLOSFIA προβλέπει ότι ως το 2025, το μέγεθος αγοράς των συσκευών δύναμης οξειδίων γαλλίου θα αρχίσει να ξεπερνά αυτού του νιτριδίου γαλλίου, που φθάνει σε 1,542 δισεκατομμύριο αμερικανικά δολάρια (περίπου RMB 10 δισεκατομμυρίων) ως το 2030, αποτελώντας 40% καρβιδίου του πυριτίου και 1,56 φορές αυτό του νιτριδίου γαλλίου. Σύμφωνα με την πρόβλεψη της οικονομίας του Φούτζι, το μέγεθος αγοράς των τμημάτων δύναμης οξειδίων γαλλίου θα φθάσει σε 154,2 δισεκατομμύριο γεν (περίπου 9,276 δισεκατομμύρια yuan) ως το 2030, ξεπερνώντας το μέγεθος αγοράς των τμημάτων δύναμης νιτριδίων γαλλίου. Αυτή η τάση απεικονίζει τη σημασία και τη μελλοντική δυνατότητα του οξειδίου γαλλίου στις ηλεκτρονικές συσκευές δύναμης.
Το οξείδιο γαλλίου έχει τα σημαντικά πλεονεκτήματα σε ορισμένους ειδικούς τομείς εφαρμογής. Στον τομέα της ηλεκτρονικής δύναμης, οι συσκευές δύναμης οξειδίων γαλλίου επικαλύπτουν μερικώς με το νιτρίδιο γαλλίου και το καρβίδιο του πυριτίου. Στο στρατιωτικό τομέα, χρησιμοποιούνται κυρίως στα συστήματα ελέγχου δύναμης όπως τα υψηλής ισχύος ηλεκτρομαγνητικά πυροβόλα όπλα, οι δεξαμενές, τα πολεμικό τζετ, και τα σκάφη, καθώς επίσης και οι ανθεκτικές και υψηλής θερμοκρασίας ανθεκτικές αεροδιαστημικές παροχές ηλεκτρικού ρεύματος ακτινοβολίας. Ο πολιτικός τομέας εφαρμόζεται κυρίως στους τομείς όπως τα πλέγματα δύναμης, η ηλεκτρική έλξη, το photovoltaics, τα ηλεκτρικά οχήματα, οι οικιακές συσκευές, ο ιατρικός εξοπλισμός, και τα καταναλωτικά ηλεκτρονικά.
Η νέα αγορά ενεργειακών οχημάτων παρέχει επίσης ένα τεράστιο σενάριο εφαρμογής για το οξείδιο γαλλίου. Εντούτοις, στην Κίνα, οι συσκευές δύναμης στο επίπεδο οχημάτων είναι πάντα αδύνατες, και δεν υπάρχει αυτήν την περίοδο κανένα SIC MOS IDM στο επίπεδο οχημάτων. Αν και διάφορες επιχειρήσεις Fabless που συμβάλλονται με XFab μπορούν γρήγορα προδιαγραφές να έχουν τις περιεκτικές του SBD και MOS στην αγορά, και οι πωλήσεις και η πρόοδος χρηματοδότησης είναι σχετικά ομαλές, στο μέλλον, αυτές πρέπει ακόμα να χτίσουν ΥΠΈΡΟΧΟ τους για να κυριαρχήσουν τη ικανότητα παραγωγής και να αναπτύξουν τις μοναδικές διαδικασίες, προκειμένου να παραγάγουν τα διαφοροποιημένα ανταγωνιστικά πλεονεκτήματα.
Οι σταθμοί χρέωσης είναι πολύ κοστισμένοι ευαίσθητοι, οι οποίοι παρέχουν μια ευκαιρία για το οξείδιο γαλλίου. Εάν
Εάν το οξείδιο γαλλίου μπορεί να καλύψει ή ακόμα και να υπερβεί τις απαιτήσεις απόδοσης κερδίζοντας την αναγνώριση αγοράς με τα πλεονεκτήματα δαπανών, υπάρχει μια μεγάλη δυνατότητα της αίτησής του σε αυτόν τον τομέα.
Στην αγορά συσκευών RF, η ικανότητα αγοράς του οξειδίου γαλλίου μπορεί να αναφερθεί στην αγορά των κρυσταλλικών συσκευών νιτριδίων γαλλίου καρβιδίου του πυριτίου. Ο πυρήνας των νέων ενεργειακών οχημάτων είναι ο αναστροφέας, ο οποίος έχει τις πολύ υψηλές απαιτήσεις για τις προδιαγραφές συσκευών. Αυτήν την περίοδο, οι επιχειρήσεις όπως ο ημιαγωγός, Hitachi, Ansemy, και Rohm της Ιταλίας είναι σε θέση αυτοκίνητα MOSFETs βαθμού SIC μαζικών προϊόντων και ανεφοδιασμού. Αναμένεται ότι ως το 2026, αυτός ο αριθμός θα αυξηθεί σε $2,222 δισεκατομμύρια (περίπου RMB 15 δισεκατομμυρίων), δείχνοντας ότι το οξείδιο γαλλίου έχει τις ευρείες προοπτικές εφαρμογής και τη δυνατότητα αγοράς στην αγορά συσκευών RF.
Μια άλλη σημαντική εφαρμογή στον τομέα της ηλεκτρονικής δύναμης είναι μπαταρίες 48V. Με τη διαδεδομένη χρήση των μπαταριών λίθιου, ένα σύστημα υψηλότερης τάσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντικαταστήσει το σύστημα τάσης 12V των μπαταριών μολύβδου, επιτυγχάνοντας τους στόχους της υψηλής αποδοτικότητας, της μείωσης βάρους, και της διατήρησης της ενέργειας. Αυτά τα συστήματα μπαταριών λίθιου θα χρησιμοποιήσουν ευρέως την τάση 48V, και για τα ηλεκτρονικά ηλεκτρικά συστήματα, η υψηλής απόδοσης μετατροπή 48V → 12V/5V απαιτείται. Παίρνοντας τη δίτροχη ηλεκτρική αγορά οχημάτων για παράδειγμα, σύμφωνα με τα στοιχεία από το 2020, η γενική παραγωγή των ηλεκτρικών δίτροχων οχημάτων στην Κίνα ήταν 48,34 εκατομμύριο μονάδες, μια ετήσια αύξηση 27,2%, και το ποσοστό διείσδυσης του λίθιου υπερβαίνον μπαταρίες 16%. Αντιμέτωπες με μια τέτοια αγορά, οι υψηλής τάσεως υψηλής τάσης συσκευές 100V όπως το οξείδιο γαλλίου, GaN, και βασισμένες οι στο πυρίτιο συσκευές SG-MOS στοχεύουν σε αυτήν την εφαρμογή και καταβάλλουν προσπάθειες.
Στο βιομηχανικό τομέα, έχει διάφορα σημαντικά ευκαιρίες και πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της unipolar αντικατάστασης της διπολικής, υψηλότερης ενεργειακής αποδοτικότητας, της ευκολίας της μαζικής παραγωγής, και των απαιτήσεων αξιοπιστίας. Αυτά τα χαρακτηριστικά κάνουν το οξείδιο γαλλίου να παίξει ενδεχομένως εφαρμογές μιας τις σημαντικές ρόλου στο μέλλον δύναμης. Μακροπρόθεσμα, οι συσκευές δύναμης οξειδίων γαλλίου αναμένονται για να διαδραματίσουν έναν ρόλο στην αγορά 650V/1200V/1700V/3300V, και αναμένονται για να διαπεράσουν πλήρως τους τομείς αυτοκίνητου και ηλεκτρικού εξοπλισμού από το 2025 ως το 2030. Βραχυπρόθεσμα, οι συσκευές δύναμης οξειδίων γαλλίου θα εμφανιστούν αρχικά στους τομείς όπως τα καταναλωτικά ηλεκτρονικά, οι εγχώριες συσκευές, και οι ιδιαίτερα αξιόπιστες και υψηλής απόδοσης βιομηχανικές παροχές ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να οδηγήσουν στον ανταγωνισμό μεταξύ των υλικών όπως το πυρίτιο (Si), του καρβιδίου του πυριτίου (SIC), και του νιτριδίου γαλλίου (GaN).
Ο συντάκτης θεωρεί ότι η εστίαση του ανταγωνισμού για το οξείδιο γαλλίου τα επόμενα χρόνια θα είναι στη συμβατική χρήση των συσκευών 650V στην πλατφόρμα 400V. Ο ανταγωνισμός σε αυτόν τον τομέα θα περιλάβει τους πολλαπλάσιους παράγοντες όπως η συχνότητα μετατροπής, η ενεργειακή απώλεια, το κόστος τσιπ, το κόστος συστημάτων, και η αξιοπιστία. Εντούτοις, με την πρόοδο της τεχνολογίας, η πλατφόρμα μπορεί να αναβαθμιστεί σε 800V, το οποίο θα απαιτήσει τη χρήση των συσκευών 1200V ή 1700V, το οποίο είναι ήδη μια περιοχή πλεονεκτήματος για το SIC και Ga2O3. Σε αυτόν τον ανταγωνισμό, τα ξεκινήματα έχουν την ευκαιρία να καθιερώσουν τη συνειδητοποίηση σεναρίου, το σύστημα κανονισμού οχημάτων, και τη νοοτροπία πελατών μέσω της σε βάθος επικοινωνίας με τους πελάτες, που θέτουν στερεά θεμέλια για την εφαρμογή των αναστροφέων στους αυτοκίνητους επιχειρηματικούς πελάτες.
Συνολικά, το οξείδιο γαλλίου έχει τη μεγάλη δυνατότητα στον τομέα των συσκευών δύναμης και μπορεί να ανταγωνιστεί με τα υλικά όπως το SIC και GaN στους πολλαπλάσιους τομείς για να ικανοποιήσει τις ανάγκες των υψηλής απόδοσης εφαρμογών όπως η υψηλή αποδοτικότητα, μικρή κατανάλωση ενέργειας, υψηλή συχνότητα, και υψηλής θερμοκρασίας. Εντούτοις, η διείσδυση των νέων υλικών στις εφαρμογές όπως οι αναστροφείς και οι φορτιστές παίρνει το χρόνο και απαιτεί τη συνεχή ανάπτυξη των κατάλληλων προδιαγραφών για τις συγκεκριμένες εφαρμογές, προάγοντας τους βαθμιαία στην αγορά.
Μας ελάτε σε επαφή με ανά πάσα στιγμή
