بالمقارنة مع أجهزة كربيد السيليكون، ستتمتع أجهزة طاقة نيتريد الغاليوم بمزايا أكثر في السيناريوهات التي تتطلب الكفاءة والتردد والحجم والجوانب الشاملة الأخرى في نفس الوقت، مثل الأجهزة القائمة على نيتريد الغاليوم التي تم تطبيقها بنجاح في مجال الشحن السريع على على نطاق واسع. مع ظهور تطبيقات جديدة في مجال المصب، والاختراق المستمر لتكنولوجيا تحضير الركيزة من نيتريد الغاليوم، من المتوقع أن تستمر أجهزة GaN في الزيادة في الحجم، وستصبح واحدة من التقنيات الرئيسية لخفض التكلفة والكفاءة والتنمية الخضراء المستدامة.
في الوقت الحاضر، أصبح الجيل الثالث من مواد أشباه الموصلات جزءًا مهمًا من الصناعات الاستراتيجية الناشئة، وأصبح أيضًا نقطة القيادة الإستراتيجية للاستيلاء على الجيل القادم من تكنولوجيا المعلومات والحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات وتكنولوجيا أمن الدفاع الوطني. من بينها، تعد نيتريد الغاليوم (GaN) واحدة من أكثر مواد أشباه الموصلات من الجيل الثالث تمثيلاً باعتبارها مادة شبه موصلة ذات فجوة نطاق واسعة مع فجوة نطاق تبلغ 3.4 فولت.
في 3 يوليو، شددت الصين تصدير العناصر ذات الصلة بالجاليوم والجرمانيوم، وهو تعديل مهم للسياسة يعتمد على السمة المهمة للجاليوم، وهو معدن نادر، باعتباره "الحبوب الجديدة لصناعة أشباه الموصلات"، ومزايا تطبيقه الواسعة في مواد أشباه الموصلات والطاقة الجديدة وغيرها من المجالات. في ضوء هذا التغيير في السياسة، ستناقش هذه الورقة وتحلل نيتريد الغاليوم من جوانب تكنولوجيا التحضير والتحديات، ونقاط النمو الجديدة في المستقبل، ونمط المنافسة.
مقدمة مختصرة:
نيتريد الغاليوم هو نوع من المواد الاصطناعية شبه الموصلة، وهو ممثل نموذجي للجيل الثالث من مواد أشباه الموصلات. بالمقارنة مع مواد السيليكون التقليدية، يتمتع نيتريد الغاليوم (GaN) بمزايا فجوة النطاق الكبيرة، والمجال الكهربائي القوي، والمقاومة المنخفضة، وحركة الإلكترون العالية، وكفاءة التحويل العالية، والتوصيل الحراري العالي والخسارة المنخفضة.
إن بلورة نيتريد الغاليوم الأحادية هي جيل جديد من مواد أشباه الموصلات ذات الأداء الممتاز، والتي يمكن استخدامها على نطاق واسع في الاتصالات والرادار والإلكترونيات الاستهلاكية وإلكترونيات السيارات وطاقة الطاقة ومعالجة الليزر الصناعية والأجهزة وغيرها من المجالات، لذلك يتم تطويرها وإنتاجها الضخم محط اهتمام الدول والصناعات حول العالم.
تطبيق الجاليوم
1-محطة قاعدة اتصالات 5G
البنية التحتية للاتصالات اللاسلكية هي مجال التطبيق الرئيسي لأجهزة الترددات اللاسلكية من نيتريد الغاليوم، وهو ما يمثل 50٪.
2-إمدادات الطاقة العالية
تتمتع ميزة "الارتفاع المزدوج" لـ GaN بإمكانية اختراق كبيرة في الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية عالية الأداء، والتي يمكنها تلبية متطلبات الشحن السريع وسيناريوهات حماية الشحن.
3-مركبة الطاقة الجديدة
من وجهة نظر التطبيق العملي، فإن أجهزة أشباه الموصلات من الجيل الثالث الحالية في السيارة هي بشكل أساسي أجهزة كربيد السيليكون، ولكن هناك مواد مناسبة من نيتريد الغاليوم يمكنها اجتياز شهادة تنظيم السيارة لوحدات أجهزة الطاقة، أو طرق التعبئة والتغليف المناسبة الأخرى، لا يزال يتم قبوله من قبل المصنع بأكمله ومصنعي المعدات الأصلية.
4-مركز البيانات
تُستخدم أشباه موصلات الطاقة GaN بشكل أساسي في وحدات إمداد الطاقة PSU في مراكز البيانات.
باختصار، مع ظهور تطبيقات جديدة في مجال المصب والاختراقات المستمرة في تكنولوجيا تحضير الركيزة من نيتريد الغاليوم، من المتوقع أن تستمر أجهزة GaN في الزيادة في الحجم، وستصبح واحدة من التقنيات الرئيسية لخفض التكلفة والكفاءة والتنمية الخضراء المستدامة.
وقت النشر: 27 يوليو 2023