Em comparação com dispositivos de carbeto de silício, os dispositivos de potência de nitreto de gálio apresentam mais vantagens em cenários que exigem simultaneamente eficiência, frequência, tamanho reduzido e outros aspectos abrangentes. Por exemplo, dispositivos baseados em nitreto de gálio já foram aplicados com sucesso em larga escala no campo do carregamento rápido. Com o surgimento de novas aplicações e o avanço contínuo da tecnologia de preparação de substratos de nitreto de gálio, espera-se que o volume de dispositivos de GaN continue a aumentar, tornando-se uma das principais tecnologias para redução de custos, aumento da eficiência e desenvolvimento sustentável.
Atualmente, a terceira geração de materiais semicondutores tornou-se parte importante das indústrias emergentes estratégicas, além de ser um ponto estratégico fundamental para o desenvolvimento da próxima geração de tecnologias da informação, conservação de energia e redução de emissões, e segurança da defesa nacional. Dentre eles, o nitreto de gálio (GaN) é um dos materiais semicondutores de terceira geração mais representativos, sendo um semicondutor de banda proibida larga com 3,4 eV.
Em 3 de julho, a China restringiu a exportação de itens relacionados a gálio e germânio, uma importante medida política baseada no papel fundamental do gálio, um metal raro, como o "novo grão da indústria de semicondutores", e em suas amplas vantagens de aplicação em materiais semicondutores, novas energias e outros campos. Diante dessa mudança política, este artigo discutirá e analisará o nitreto de gálio sob as perspectivas da tecnologia de preparação e seus desafios, novos pontos de crescimento futuro e o cenário competitivo.
Uma breve introdução:
O nitreto de gálio é um tipo de material semicondutor sintético, sendo um representante típico da terceira geração de materiais semicondutores. Comparado aos materiais de silício tradicionais, o nitreto de gálio (GaN) apresenta vantagens como grande gap de energia, forte campo elétrico de ruptura, baixa resistência de condução, alta mobilidade eletrônica, alta eficiência de conversão, alta condutividade térmica e baixas perdas.
O monocristal de nitreto de gálio é uma nova geração de materiais semicondutores com excelente desempenho, podendo ser amplamente utilizado em comunicações, radares, eletrônicos de consumo, eletrônica automotiva, energia, processamento a laser industrial, instrumentação e outras áreas. Por isso, seu desenvolvimento e produção em massa são foco de atenção de países e indústrias em todo o mundo.
Aplicação de GaN
Estação base de comunicação 1-5G
A infraestrutura de comunicação sem fio é a principal área de aplicação dos dispositivos de radiofrequência de nitreto de gálio, representando 50% do mercado.
2 - Fonte de alimentação de alta potência
A característica de "dupla altura" do GaN possui grande potencial de penetração em dispositivos eletrônicos de consumo de alto desempenho, podendo atender aos requisitos de carregamento rápido e proteção contra sobrecarga.
3 - Veículo de nova energia
Do ponto de vista da aplicação prática, os dispositivos semicondutores de terceira geração atualmente utilizados em automóveis são principalmente dispositivos de carboneto de silício, mas existem materiais adequados de nitreto de gálio que podem passar pela certificação de regulamentação automotiva para módulos de dispositivos de potência, ou outros métodos de encapsulamento adequados, que ainda serão aceitos por toda a fábrica e fabricantes de equipamentos originais (OEM).
4 - Centro de dados
Os semicondutores de potência GaN são usados principalmente em unidades de fonte de alimentação (PSU) em centros de dados.
Em resumo, com o surgimento de novas aplicações a jusante e os avanços contínuos na tecnologia de preparação de substratos de nitreto de gálio, espera-se que os dispositivos de GaN continuem a aumentar em volume e se tornem uma das tecnologias-chave para a redução de custos, o aumento da eficiência e o desenvolvimento verde sustentável.
Data da publicação: 27/07/2023