Im Vergleich zu Siliziumkarbid-Bauelementen bieten Galliumnitrid-Bauelemente Vorteile in Szenarien, in denen Effizienz, Frequenz, Volumen und weitere wichtige Aspekte gleichzeitig gefordert sind. Beispielsweise werden Galliumnitrid-basierte Bauelemente bereits erfolgreich im Bereich Schnellladen eingesetzt. Mit dem Aufkommen neuer nachgelagerter Anwendungen und dem kontinuierlichen Durchbruch der Galliumnitrid-Substratherstellungstechnologie dürften GaN-Bauelemente weiter an Volumen zunehmen und sich zu einer Schlüsseltechnologie für Kostensenkung, Effizienz und nachhaltige, umweltfreundliche Entwicklung entwickeln.
Derzeit ist die dritte Generation von Halbleitermaterialien zu einem wichtigen Bestandteil strategischer aufstrebender Branchen geworden und entwickelt sich zudem zum strategischen Ausgangspunkt für die nächste Generation der Informationstechnologie, der Energieeinsparung und Emissionsreduzierung sowie der nationalen Verteidigungssicherheitstechnologie. Unter ihnen ist Galliumnitrid (GaN) als Halbleitermaterial mit großer Bandlücke und einer Bandlücke von 3,4 eV eines der repräsentativsten Halbleitermaterialien der dritten Generation.
Am 3. Juli schränkte China den Export von Gallium- und Germaniumprodukten ein. Dies ist eine wichtige politische Maßnahme, die auf der Bedeutung des seltenen Metalls Gallium als „neues Korn der Halbleiterindustrie“ und seinen vielfältigen Anwendungsvorteilen in Halbleitermaterialien, erneuerbaren Energien und anderen Bereichen basiert. Angesichts dieser politischen Änderung wird in dieser Arbeit Galliumnitrid unter den Aspekten der Herstellungstechnologie und der damit verbundenen Herausforderungen, zukünftiger Wachstumspotenziale und des Wettbewerbsumfelds diskutiert und analysiert.
Eine kurze Einführung:
Galliumnitrid ist ein synthetisches Halbleitermaterial und ein typischer Vertreter der dritten Generation von Halbleitermaterialien. Im Vergleich zu herkömmlichen Siliziummaterialien bietet Galliumnitrid (GaN) die Vorteile einer großen Bandlücke, eines starken elektrischen Durchbruchfelds, eines geringen Einschaltwiderstands, einer hohen Elektronenbeweglichkeit, eines hohen Umwandlungswirkungsgrads, einer hohen Wärmeleitfähigkeit und geringer Verluste.
Galliumnitrid-Einkristalle sind Halbleitermaterialien einer neuen Generation mit hervorragender Leistung, die in den Bereichen Kommunikation, Radar, Unterhaltungselektronik, Automobilelektronik, Energieerzeugung, industrielle Laserverarbeitung, Instrumentierung und anderen Bereichen breite Anwendung finden. Daher stehen ihre Entwicklung und Massenproduktion im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit von Ländern und Industrien auf der ganzen Welt.
Anwendung von GaN
1 – 5G-Kommunikationsbasisstation
Die drahtlose Kommunikationsinfrastruktur ist mit 50 % der Hauptanwendungsbereich von Galliumnitrid-HF-Geräten.
2 - Hohe Stromversorgung
Die „doppelte Höhe“ von GaN bietet großes Durchdringungspotenzial für leistungsstarke Unterhaltungselektronikgeräte, die den Anforderungen an Schnelllade- und Ladeschutzszenarien gerecht werden.
3 - Fahrzeug mit neuer Energie
Aus praktischer Anwendungssicht bestehen die aktuellen Halbleiterbauelemente der dritten Generation im Auto hauptsächlich aus Siliziumkarbid. Es gibt jedoch auch geeignete Galliumnitridmaterialien, die die Zertifizierung der Fahrzeugvorschriften für Leistungsbauelementmodule bestehen, oder andere geeignete Verpackungsmethoden, die weiterhin von den Gesamtwerks- und OEM-Herstellern akzeptiert werden.
4 – Rechenzentrum
GaN-Leistungshalbleiter werden hauptsächlich in PSU-Netzteilen in Rechenzentren verwendet.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass mit dem Aufkommen neuer nachgelagerter Anwendungen und kontinuierlichen Durchbrüchen in der Technologie zur Herstellung von Galliumnitridsubstraten das Volumen von GaN-Geräten weiter zunehmen wird und diese zu einer der Schlüsseltechnologien für Kostensenkung, Effizienz und nachhaltige grüne Entwicklung werden.
Veröffentlichungszeit: 27. Juli 2023