Мировая индустрия полупроводниковых пластин переживает важнейшую революцию в материалах: подложки с широкой запрещенной зоной (WBG) постепенно становятся основным двигателем роста, который дополняет и заменяет традиционные пластины на основе кремния. Хотя традиционные кремниевые пластины уже давно доминируют в производстве основной логики и микросхем памяти, их физические ограничения в условиях высокого напряжения, высокой частоты и высоких температур ограничивают создание усовершенствованных силовых электронных систем. Быстрое развитие технологий производства пластин карбида кремния (SiC) и нитрида галлия (GaN) устраняет эти узкие места в производительности, реструктурируя конкурентную среду на мировом рынке полупроводниковых подложек.
Пластины SiC и GaN с широкой запрещенной зоной обеспечивают беспрецедентные преимущества в сценариях применения силовых устройств. Обладая более широкой шириной запрещенной зоны, более высокой напряженностью поля пробоя и превосходной теплопроводностью по сравнению с традиционными кремниевыми материалами, пластины WBG обеспечивают стабильную работу полупроводниковых устройств в экстремальных рабочих условиях. Устройства, изготовленные на усовершенствованных подложках SiC, обеспечивают значительно меньшие коммутационные потери и более высокую эффективность преобразования энергии, что делает их идеальными материалами для сердечников для высоковольтных автомобильных силовых платформ, систем преобразования энергии из возобновляемых источников и промышленного высокочастотного силового оборудования. Между тем, пластины GaN превосходно работают в сверхвысокочастотных сценариях, обеспечивая надежную поддержку подложек для систем быстрой зарядки, источников питания центров обработки данных и устройств радиочастотной связи.
Мировые производители пластин ускоряют массовое производство крупногабаритных пластин WBG и оптимизацию выхода. На ранних стадиях производство широкозонных пластин было ограничено малым диаметром, что сопровождалось высокой плотностью дефектов, низким выходом и высокими производственными затратами, что препятствовало крупномасштабному промышленному проникновению. Текущая модернизация промышленности направлена на расширение линий по производству крупногабаритных пластин SiC и GaN диаметром 8 и 12 дюймов, оптимизацию процессов выращивания кристаллов и технологий полировки поверхности для уменьшения дефектов микротрубок и дислокаций решетки. Усовершенствованные системы управления процессом повышают однородность толщины пластин и плоскостность поверхности в различных партиях, эффективно повышая выход готового устройства и снижая затраты на производство единицы продукции.
Рыночный спрос со стороны секторов перерабатывающей зеленой энергетики и электромобилей стимулирует быстрый промышленный рост. Поскольку глобальная индустрия новых энергетических транспортных средств популяризирует высоковольтные электрические архитектуры, а системы производства электроэнергии из возобновляемых источников стремятся к более высокой эффективности преобразования энергии, рыночный спрос на высокопроизводительные силовые устройства WBG продолжает расти. Этот устойчивый спрос на последующих этапах производства заставляет поставщиков пластин расширять производственные мощности и углублять исследования и разработки материалов по индивидуальному заказу. В отличие от стандартизированных кремниевых пластин, пластины с широкой запрещенной зоной требуют целенаправленной корректировки формулы материала и оптимизации процесса в соответствии с уровнями напряжения на выводах и частотой применения, что формирует новую индивидуальную модель разработки для индустрии пластин.
Отраслевые аналитики отмечают, что сектор полупроводниковых пластин переходит от эпохи доминирования кремния к модели сосуществования диверсифицированных материалов. Традиционные кремниевые пластины будут поддерживать стабильный спрос в сфере бытовой электроники и логических чипов общего назначения, а пластины с широкой запрещенной зоной станут ключевым направлением дальнейшего промышленного роста. Предприятия, которые освоят основные технологии выращивания кристаллов WBG, производства крупногабаритных пластин и высокопроизводительного массового производства, получат долгосрочные конкурентные преимущества. Постоянные прорывы в технологии широкозонных пластин будут способствовать дальнейшей модернизации глобального энергосберегающего полупроводникового оборудования и ускорят низкоуглеродную трансформацию электронной промышленности. Оптические компоненты, Prism, Wafer, ZBK
ALIGHT-PHOTONICS