التطورات في تصنيع GaN تعزز كفاءة إلكترونيات الطاقة

[ad_1]

أصبحت نيتريد الغاليوم قوة ثورية في مجال تكنولوجيا أشباه الموصلات سريع التغير، حيث توفر فوائد لا مثيل لها من حيث الكفاءة وكثافة الطاقة والأداء. تتمتع تقنية GaN بالقدرة على إحداث ثورة في العديد من الصناعات، بما في ذلك الإلكترونيات الاستهلاكية والسيارات وإنترنت الأشياء والاتصالات.

يعد الاستحواذ الأخير على Tagore Technologies من قبل GlobalFoundries ومشروع GaN-on-QST (تقنية الركيزة Qromis) الذي بدأته شركة Vanguard International Semiconductor (VIS)، والذي يفتح الطريق أمام قابلية التوسع، من المعالم البارزة في مجال تصنيع GaN. تشير هذه التطورات إلى تقدم كبير ونظرة إيجابية لمستقبل هذه المادة ذات الفجوة الواسعة النطاق (WBG).

ظهور تكنولوجيا GaN

GaN عبارة عن مادة شبه موصلة ذات خصائص فريدة، مما يجعلها مثالية للتطبيقات عالية الأداء. بالمقارنة مع السيليكون التقليدي، يمكن لأجهزة GaN العمل بجهد وترددات ودرجات حرارة أعلى. وتعتبر هذه القدرات حاسمة بالنسبة للطلب المتزايد على تحويل الطاقة بكفاءة وتطبيقات الترددات الراديوية (RF)، خاصة في قطاعات مثل الاتصالات والمركبات الكهربائية والطاقة المتجددة.

مع تكثيف الدفع العالمي لكفاءة استخدام الطاقة، تكتسب تقنية GaN زخمًا نظرًا لقدرتها على تقليل فقد الطاقة بشكل كبير في أنظمة الطاقة الإلكترونية. إن الانتقال من السيليكون إلى جاليون ليس مجرد اتجاه؛ فهو يمثل تحولا أساسيا نحو تقنيات أكثر استدامة وكفاءة.

GlobalFoundries تستحوذ على شركة Tagore Technologies

في خطوة استراتيجية لتعزيز قدرات GaN الخاصة بها، أعلنت شركة GlobalFoundries، إحدى الشركات الرائدة في العالم في تصنيع أشباه الموصلات، عن استحواذها على شركة Tagore Technologies. تأسست شركة Tagore Technologies في يناير 2011، وتشتهر بأجهزتها المتطورة المعتمدة على GaN للتحكم في الطاقة وتطبيقات الترددات اللاسلكية التي تشمل GaN-on-Si وGaN-on-SiC وزرنيخيد الغاليوم.

من المتوقع أن يؤدي التعاون بين Tagore Technologies وGlobalFoundries إلى تسريع تطوير وتنفيذ أجهزة GaN من الجيل التالي من خلال الجمع بين كفاءة Tagore Technologies في تصميم وتصنيع GaN مع قدرات الإنتاج القوية لدى GlobalFoundries. لن يؤدي هذا التعاون إلى تعزيز فعالية وإنتاجية إلكترونيات الطاقة فحسب، بل سيؤدي أيضًا إلى توسيع نطاق استخدام تقنية GaN في قطاعات مثل المركبات الكهربائية والطاقة المتجددة والاتصالات.

ومن خلال الاستفادة من مزايا قدرات WBG، تقلل هذه التقنيات بشكل كبير من مستوى التعقيد والحجم واستخدام الطاقة في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك البنية التحتية لـ 5G، والإلكترونيات الاستهلاكية، وأنظمة السيارات، وتطبيقات الدفاع والسلامة العامة.

مشروع الركيزة GaN-on-QST الخاص بشركة VIS

بالتوازي مع الاستحواذ الاستراتيجي لشركة GlobalFoundries، خطت شركة VIS (الشكل 1) خطوات كبيرة من خلال مشروع GaN-on-QST الخاص بها. تعد VIS، إحدى الشركات الرائدة في صناعة أشباه الموصلات، رائدة في هذا النهج المبتكر لمواجهة التحديات المرتبطة بالركائز التقليدية لـ GaN.

يهدف مشروع GaN-on-QST إلى تنمية بلورات GaN الفوقية على ركائز QST بحجم 200 ملم لتعزيز تطوير تقنيات أشباه الموصلات المركبة المتطورة. علاوة على ذلك، سيعطي المشروع الأولوية لتقنيات المعالجة المتقدمة لمكونات طاقة GaN عالية الأداء بقدرة 1200 فولت، ويستهدف على وجه التحديد قطاعي السيارات والصناعة. VIS هي خدمة مسبك أشباه الموصلات الرائدة التي تقدم هذه المنصة.

تعتمد طريقة المشروع على تسخير خصائص المطابقة الحرارية المتأصلة لرقائق GaN-on-QST لتعزيز قدرات الجهد للمكونات من 650 فولت إلى 1200 فولت. والتطبيقات المحتملة لهذه التكنولوجيا واسعة، وتتراوح من أنظمة اتصالات 5G إلى الرادار المتقدم. الأنظمة وخارجها. تسلط قيادة VIS في هذا المشروع الضوء على التقدم الكبير الذي تم إحرازه في جانب علم المواد لتقنية GaN، مما يمهد الطريق لأجهزة أشباه الموصلات الأكثر قوة وعالية الأداء.

الركيزة QST

تمثل تقنية الركيزة QST طفرة كبيرة في تصنيع GaN، حيث تعالج بعض التحديات الطويلة الأمد المرتبطة بمواد الركيزة التقليدية. تم تصميم ركيزة QST GaN التي طورتها Qromis لتحسين أداء أجهزة GaN، خاصة فيما يتعلق بقابلية التوسع وعمليات التصنيع.

QST عبارة عن ركيزة تم تطويرها باستخدام مادة أساسية من السيراميك من نيتريد الألومنيوم متعدد البلورات (AlN) تتميز بموصلية حرارية عالية. إنه يحتوي على تمدد حراري يطابق تقريبًا التمدد الحراري للطبقات الفوقية GaN / AlGaN على نطاق واسع من درجات الحرارة.

تتميز المادة بموصلية حرارية عالية تتراوح من 170 إلى 230 واط/م ك. المادة الأساسية الخزفية AlN مغلفة بالعديد من طبقات التغليف. وفوق هذه الطبقات يوجد SiO₂ طبقة الترابط وطبقة Si(111) بلورية واحدة. تعمل طبقة Si (111) كطبقة نووية للتطور الفوقي لـ GaN. يمكن تحويل السطح الجاهز للنمو Si(111) GaN إلى GaN أحادي البلورة أو SiC أو أسطح GaN أخرى جاهزة للنمو لتلبية مجموعة متنوعة من التطبيقات.

توفر ركيزة QST، المكونة من مادة أساسية من السيراميك متعدد البلورات AlN وهيكل مصمم، منصة قابلة للتطوير وفعالة لإنتاج أجهزة GaN ذات إنتاجية عالية. تنطبق قابلية التوسع هذه أيضًا على حجم الرقائق المستخدمة لإنتاج أجهزة GaN. وهو يسمح بتصنيع رقائق بقطر 200 ملم، وسيشمل قريبًا رقائق بقطر 300 ملم. يمكن استخدام هذه الرقاقات لمجموعة متنوعة من التطبيقات، تتراوح من 100 فولت إلى 2000 فولت وحتى أعلى.

ظهرت التطورات في تصنيع GaN لتعزيز كفاءة إلكترونيات الطاقة للمرة الأولى في Power Electronics News.

[ad_2]