Вот подборка обязательных к прочтению новостей этого месяца о материалах SiC, GaN и Wide Bandgap!

Новости SiC

Информация о региональном рынке силовых устройств из карбида кремния для автомобильной промышленности

Объем рынка устройств питания из карбида кремния в автомобильном секторе в 2023 году оценивался в 0,8 миллиарда долларов. По прогнозам, объем рынка увеличится с 1,03 миллиарда долларов в 2024 году до 7,4 миллиарда долларов к 2032 году. Совокупный годовой темп роста автомобильного сектора (CAGR), по прогнозам, составит приблизительно 27,96% в течение прогнозируемого периода с 2024 по 2032 год.

В связи с растущей потребностью в высокопроизводительных и энергоэффективных электронных компонентах для электрических и гибридных транспортных средств автомобильный рынок силовых устройств из карбида кремния (SiC) быстро расширяется. Большая плотность мощности, повышенная теплопроводность и повышенный КПД при высоких напряжениях и частотах — все это стало возможным благодаря карбиду кремния, полупроводниковому материалу с широкой запрещенной зоной, который работает лучше, чем обычные устройства на основе кремния. Благодаря этому силовые устройства SiC идеально подходят для применения в автомобилестроении, где требуется эффективное преобразование энергии и управление высоким напряжением, например, в инверторах, бортовых зарядных устройствах и электродвигателях.

Toshiba начинает поставки тестовых образцов полупроводниковых МОП-транзисторов на 1200 В с низким сопротивлением при включении и высокой надежностью для использования в автомобильных тяговых инверторах

Корпорация Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation создала “X5M007E120” — МОП-транзистор на основе карбида кремния (SiC) напряжением 1200 В, разработанный для автомобильных тяговых инверторов, с новой конструкцией, которая обеспечивает низкое сопротивление при включении и высокую надежность. В настоящее время тестовые образцы отправляются на проверку заказчикам.

Надежность стандартных SiC-МОП-транзисторов снижается из-за повышенного сопротивления при включении, когда их корпусные диоды активируются биполярно во время операции обратной проводимости. МОП-транзисторы Toshiba SiC решают эту проблему благодаря архитектуре устройства, в которую встроены барьерные диоды Шоттки (SBD) для отключения корпусных диодов; однако размещение SBD на кристалле уменьшает площадь, отведенную под каналы, что влияет на сопротивление при включении МОП-транзистора и повышает сопротивление чипа при включении.

SBD, встроенные в X5M007E120, расположены в шахматном порядке, а не в виде обычной полосы. Такая конфигурация эффективно снижает биполярное напряжение диодов на корпусе устройства и увеличивает верхний предел однополярной работы, почти вдвое увеличивая токовую зону, несмотря на то, что SBD занимают ту же площадь крепления. Плотность каналов повышается по сравнению с полосатой матрицей, а сопротивление включению на единицу площади снижается примерно на 20-30%. Такая улучшенная производительность, сниженное сопротивление включению и постоянная надежность при обратном подключении позволят экономить энергию в инверторах, используемых для управления двигателями, включая автомобильные тяговые инверторы.

Снижение входного сопротивления в полупроводниковом МОП-транзисторе приводит к протеканию избыточного тока через МОП-транзистор во время короткого замыкания, что снижает долговечность при коротком замыкании. Улучшение проводимости встроенных SBDS для повышения надежности работы с обратной проводимостью одновременно увеличивает утечку тока в условиях короткого замыкания, что, следовательно, снижает долговечность при коротком замыкании. Новая матрица bare die имеет прочную барьерную структуру, которая снижает избыточный ток в MOSFET и ток утечки в барьерных диодах Шоттки (SBD) в условиях короткого замыкания, повышая их долговечность и сохраняя исключительную надежность при работе с обратной проводимостью.

Пользователи могут адаптировать голую матрицу в соответствии со своими требованиями к дизайну и внедрять решения для своих областей применения.

Компания Toshiba планирует представить технические образцы X5M007E120 в 2025 году, а массовое производство начнется в 2026 году. Одновременно компания изучит дополнительные улучшения характеристик устройства.

Toshiba стремится способствовать созданию общества, в котором не будет выбросов углекислого газа, поставляя клиентам удобные в использовании и высокопроизводительные силовые полупроводники для приложений, где энергоэффективность имеет решающее значение, включая инверторы для управления двигателями и системы управления питанием электромобилей.

SK Siltron CSS подписала окончательное соглашение о предоставлении кредита в размере 544 миллионов долларов с программой ATVM Министерства энергетики США

SK Siltron CSS объявила о заключении окончательного соглашения с Управлением кредитных программ Министерства энергетики США (LPO) о предоставлении кредита в размере 544 миллионов долларов в рамках кредитной программы Advanced Technology Vehicles Manufacturing (ATVM). Эта инициатива направлена на развитие отечественного производства пластин из карбида кремния (SiC), являющихся важным компонентом современных силовых полупроводников.

Получение кредита свидетельствует о тщательной проверке компанией SK Siltron CSS производственных возможностей и бизнес-потенциала SiC-пластин. SK Siltron CSS расширяет свои возможности в области разработки и производства SiC-пластин на своем предприятии в Бэй-Сити, штат Мичиган.

Пластины из карбида кремния (SiC) обладают существенными преимуществами по сравнению с обычными кремниевыми пластинами, поскольку они работают при напряжениях в десять раз выше и температурах в три раза выше. Следовательно, пластины SiC постепенно получают признание в качестве важнейшего материала для силовых полупроводниковых приборов, используемых в электромобилях (EV), инфраструктуре зарядки электромобилей и системах возобновляемой энергетики, что способствует их устойчивому расширению на рынке. Силовые полупроводники из карбида кремния (SiC) в электромобилях (EVS) позволяют увеличить запас хода на 7,5%, сократить время зарядки на 75% и уменьшить размер и вес инверторных модулей более чем на 40%.

Перспективы рынка оборудования для травления SiC и прогнозы на 2030 год

Рынок оборудования для травления sic — это динамичный и развивающийся сектор, на который влияют меняющиеся предпочтения потребителей и технический прогресс. Данное исследование предлагает тщательный анализ отрасли, предназначенный для различных игроков, таких как производители, поставщики, дистрибьюторы и инвесторы. Мы стремимся предоставить заинтересованным сторонам отрасли важную информацию, которая облегчит принятие обоснованных решений в условиях динамичного развития рынка. В этом отчете дается оценка текущего состояния отрасли оборудования для травления кремния и прогнозируется ее дальнейшее развитие.

Это исследование представляет собой всеобъемлющий ресурс, предназначенный для предоставления практической информации заинтересованным сторонам отрасли. Оно охватывает такие важные компоненты, как динамика рынка, конкурентная среда, перспективы развития, трудности и региональные различия. Предлагаемая информация выходит за рамки простых описаний и служит важным ресурсом для заинтересованных сторон в совершенствовании их стратегии и принятии обоснованных решений в условиях конкурентного рынка.

Cyient и Allegro MicroSystems сотрудничают в области инноваций в области магнитных датчиков и силовых полупроводников для автомобильной промышленности

Cyient, глобальный поставщик интеллектуальных инженерных услуг, объявил о расширении своего партнерства с Allegro MicroSystems, Inc., ведущей мировой компанией в области энергетических и сенсорных решений для управления движением и повышения энергоэффективности, путем создания Центра передового опыта (CoE) в Хайдарабаде, Индия.

Центр передового опыта, расположенный в кампусе Manikonda в Сиенте, сосредоточится на разработке магнитных датчиков нового поколения и силовых полупроводниковых решений для автомобильного сектора. Президент и исполнительный директор Allegro MicroSystems Виньет Нарголвала (Vineet Nargolwala) открыл передовое производство вместе с Максом Гловером (Max Glover), старшим вице-президентом по международным продажам, и Суманом Нараяном (Suman Narayan), старшим вице-президентом по продуктам, оба из Allegro MicroSystems.

Конференция сыграет важную роль в ускорении развития линейки продуктов Allegro MicroSystems, связанных с датчиками и силовыми интегральными схемами (IC), которые являются жизненно важными компонентами электромобилей, передовых систем помощи водителю (ADAS) и других автомобильных приложений. Компания Allegro MicroSystems намерена ускорить вывод на рынок прорывных продуктов, используя опыт Cyient в Индии. Партнерство будет сосредоточено на важных достижениях отрасли, в частности на растущем спросе на магнитные датчики в электромобилях, появлении мощных технологий, таких как SiC и GaN, и растущем значении встраиваемых систем и платформ.

Mitsubishi Electric отправит образцы кристаллов SiC-MOSFET для xEVs

Mitsubishi Electric Corporation объявила о начале поставок образцов полевого транзистора на основе карбида кремния (SiC), металл-оксид-полупроводниковой матрицы (MOSFET) для применения в инверторах приводных двигателей электромобилей (EVS), подключаемых гибридных транспортных средствах (PHEV) и других электромобилях (XEV). 14 ноября. Первый в истории Mitsubishi Electric силовой полупроводниковый чип SiC-MOSFET стандартной спецификации облегчит компании адаптацию к разнообразию инверторов для электромобилей XEVA и повысит популярность этих автомобилей. Новая матрица SiC-MOSFET bare die для xEVs сочетает в себе запатентованную архитектуру микросхемы и технологии производства, способствующие обезуглероживанию за счет оптимизации работы инвертора, увеличения дальности действия и повышения энергоэффективности xEVs.

Новейший силовой полупроводниковый чип Mitsubishi Electric представляет собой запатентованный траншейный SiC-MOSFET, который снижает потери мощности примерно на 50% по сравнению с традиционными плоскими SiC-MOSFET. Новый чип обеспечивает долговременную стабильность, повышая долговечность инвертора и производительность xEV благодаря запатентованным производственным процессам, в том числе технологии нанесения оксидной пленки на затвор, которая уменьшает колебания в потерях мощности и сопротивлении включению.

Объем рынка карбида кремния превысит 7,64 млрд долларов США к 2032 году, что обусловлено расширением сферы применения в высокопроизводительных отраслях | Исследование S&S Insider

The S&S Insider сообщает, что рынок карбида кремния оценивался в 3,34 миллиарда долларов США в 2023 году и, по прогнозам, достигнет 7,64 миллиарда долларов США к 2032 году, при этом совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 9,68% в течение прогнозируемого периода с 2024 по 2032 год.

Рынок карбида кремния (SiC) переживает стремительный рост, поскольку различные отрасли промышленности используют его превосходную теплопроводность, твердость и электропроводность. Карбид кремния (SiC) пользуется большим спросом в силовой электронике, автомобильных компонентах и промышленном оборудовании, в первую очередь благодаря вкладу автомобильного сектора в повышение эффективности двигателей электромобилей (EV). Известные производители электромобилей, такие как Tesla, используют технологию карбида кремния для повышения эффективности трансмиссии, увеличивая запас хода на 10% и снижая потери энергии на целых 50% по сравнению с обычными кремниевыми компонентами.

Инверторы и зарядные устройства на основе SiC сокращают время автономной зарядки примерно на 50%. Долговечность SiC в условиях высоких температур, высокого напряжения и высокой мощности делает его оптимальным для применения в промышленности и на возобновляемых источниках энергии, обеспечивая КПД промышленных двигателей до 98% и повышая КПД солнечных инверторов до 30%. Шлифовальные круги из карбида кремния увеличивают срок службы инструмента на 40%, что позволяет снизить затраты в автомобильной и аэрокосмической промышленности.

Раскрытие потенциала роста: Стратегический анализ рынка микросхем SiC Power, прогнозируемый на период с 2024 по 2031 год

За последние годы рынок микросхем SiC Power значительно расширился, что позволило компании расширить свое присутствие на рынке и ассортимент продукции. Акцент, который компания делает на исследованиях и разработках, повышает ее коммерческие показатели.

Силовые микросхемы из карбида кремния (SiC) — это сложные полупроводниковые компоненты, которые повышают эффективность и быстродействие силовой электроники. Они все чаще находят применение в таких областях, как электромобили, системы использования возобновляемых источников энергии и промышленная автоматизация, благодаря своей способности работать при повышенных напряжениях, температурах и частотах по сравнению с обычными чипами на основе кремния.

Ожидается, что рынок микросхем SiC Power будет демонстрировать значительный рост, при этом прогнозируемый совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 10,1% в период с 2024 по 2031 год. Это расширение обусловлено растущим спросом на энергоэффективные решения и глобальным переходом к устойчивым источникам энергии. Среди основных тем — растущее распространение электромобилей, требующих использования высокопроизводительных силовых компонентов, и повышенный акцент на минимизацию энергопотребления в промышленности.

По мере развития технологий производители выделяют ресурсы на исследования и разработки, направленные на повышение производительности чипов и снижение затрат, что, следовательно, повышает доступность продуктов SiC. Рынок микросхем SiC Power готов к росту, что свидетельствует о более широком внедрении усовершенствованных материалов и креативных технологий, способствующих переходу к более эффективной и устойчивой энергетике будущего.

Обзор тепловой схемы силового модуля SiC для электропривода в электромобилях

Тепловое проектирование силовых модулей в современных двигательных установках электромобилей в основном зависит от эмпирических знаний, что затрудняет эффективную оптимизацию неравномерно расположенных стержневых конструкций и, следовательно, снижает их производительность.

Это исследование направлено на изучение фундаментальных механизмов, с помощью которых неравномерно расположенные контакты влияют на тепловые свойства силовых модулей, и на представление интегрированной тепловой схемы, включающей конденсатор шины постоянного тока и двигатель. В литературе рассматриваются размеры микросхем, их расположение и ориентация потока охлаждающей жидкости для снижения теплового сопротивления в силовых модулях, минимизации перепадов температур в соединениях и оптимизации конфигураций выводов.

На начальном этапе алгоритмы должны эффективно генерировать множество различных нерегулярных конфигураций Pinfin для повышения качества оптимизации. Следующим этапом является эффективная оценка конфигураций Pinfin. Обеспечение точности и скорости моделирования имеет важное значение для повышения эффективности вычислений. В конечном счете, для повышения общей эффективности отвода тепла в ходе исследований были разработаны модели конденсаторов и двигателей, облегчающие совместную настройку контактов. Результаты этих исследований станут важным подспорьем для будущих разработок в области электроприводов высокой мощности для автомобилей.

Силовая электроника: рост, проблемы и перспективы развития технологий SiC

Согласно прогнозам Yole Group, рынок силовой электроники, как ожидается, будет постоянно расти, и его прогнозируемый объем увеличится с 23,8 млрд долларов в 2023 году до 35,7 млрд долларов к 2029 году. Ожидается, что технология производства карбида кремния (SiC) станет решающим фактором в этом расширении, особенно в промышленном секторе и секторе электромобилей (EV). Тем не менее, в настоящее время отрасль сталкивается с серьезными препятствиями, такими как недавний избыток производственных мощностей и снижение цен на пластины и устройства из SiC.

Текущая хроника составлена на основе аналитических материалов Yole Group, посвященных сектору силовой электроники. Милан Розина, главный аналитик Yole Group, представляет всесторонний обзор отрасли силовой электроники, включая годовой отчет, статус отрасли силовой электроники и силовую электронику для xEV, а также другие публикации. В этом обзоре особое внимание уделяется эволюции рынка и бизнес-проблемам, связанным с самыми последними инновациями.

Отчет SiC Ingots Industry Research за 2024-2025 и 2030 годы: Расширение сектора электромобилей и возобновляемых источников энергии стимулирует спрос, открывая возможности для роста в области силовой электроники

Рынок слитков SiC (карбида кремния) стремительно растет в связи с растущим спросом на высокоэффективные полупроводниковые материалы в силовой электронике, автомобилестроении и телекоммуникациях. Слитки карбида кремния (SiC), используемые для изготовления пластин SiC, обеспечивают повышенную теплопроводность, сопротивление повышенному напряжению и повышенную энергоэффективность по сравнению с обычными кремниевыми пластинами, что делает их оптимальными для применения в электромобилях, источниках питания и высокочастотных устройствах. Растущее использование технологии SiC, прогресс в производстве полупроводников и растущий спрос на энергоэффективные решения стимулируют развитие рынка слитков SiC.

Основными факторами, влияющими на рынок слитков SiC, являются растущий спрос на электромобили, что требует эффективной силовой электроники для повышения производительности аккумуляторов и минимизации потребления энергии. Растущий сектор возобновляемых источников энергии, использующий инверторы и преобразователи на основе SiC для эффективного преобразования энергии, способствует дальнейшему расширению рынка.

Технологические разработки, включая производство слитков SiC большего диаметра, усовершенствованные методики выращивания кристаллов и превосходное качество пластин, способствовали повышению производительности и распространению устройств на основе SiC. Производители концентрируются на расширении своих производственных мощностей, чтобы удовлетворить растущий спрос на пластины SiC для различных областей применения.

Компания Cohu выходит на рынок испытаний на выгорание карбида кремния (SiC)

Компания Cohu, Inc. сообщила, что известный европейский клиент выбрал систему Neon от Cohu для быстрой обработки и проверки высокопроизводительных матриц из SiC при испытаниях на выгорание. Это расширяет ассортимент продукции Cohu, включив в него методы выгорания и стресс-тестирования для SiC.

Решение Cohu обеспечивает запатентованную конструкцию корпуса, которая облегчает одиночную выгрузку и стресс-тестирование до 150 устройств на каждом корпусе, тем самым улучшая параллельное тестирование и максимизируя выход и производительность. Уникальная технология интерфейса обеспечивает тестирование при высокой мощности до 2500 В и мощности рассеивания тепла до 3000 Вт. Технология Cohu vision inspection metrology обеспечивает 6-сторонний оптический контроль, позволяющий выявлять дефекты в микромасштабе и осуществлять всестороннюю прослеживаемость от ввода пластины до вывода, что соответствует строгим автомобильным стандартам бездефектности.

Интегрированное программное обеспечение для контроля с использованием искусственного интеллекта использует запатентованное глубокое обучение и распознавание образов на основе нейронных сетей для повышения эффективности контроля и оптимизации пропускной способности, тем самым снижая общую стоимость владения клиентами. Ожидается, что в этом году объем производства электроэнергии из карбида кремния достигнет примерно 2,2 миллиарда долларов, а совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 25% до 2029 года, в основном за счет электрификации транспортных средств и возобновляемых источников энергии, что означает рыночную возможность для Cohu в этом секторе оборудования стоимостью 50 миллионов долларов.

Объем Рынка Силовых Полупроводников Из Карбида Кремния, Глубокий Анализ, Статистика Роста, Доля, Тенденции И Прогноз До 2033 Года

Исследовательская компания Business Research опубликовала обширное исследование, посвященное объему мирового рынка силовых полупроводников из карбида кремния и анализу тенденций, с прогнозами на 2024-2033 годы. Это недавнее исследование рынка содержит обширную информацию и данные, охватывающие объем мирового рынка, региональные доли и долю конкурентов на рынке. Кроме того, он охватывает современные тенденции, перспективные направления и важнейшие факты, необходимые для достижения успеха в отрасли.

По данным исследовательской компании Business Research, в последние годы промышленность силовых полупроводников из карбида кремния продемонстрировала значительный рост. Этот показатель увеличится с 0,99 миллиарда долларов в 2023 году до 1,24 миллиарда долларов в 2024 году, что отражает совокупный годовой темп роста (CAGR) в размере 26,0%. Рост производства за этот исторический период можно объяснить использованием устройств питания из SiC в системах зарядки электромобилей, их работой при повышенных температурах, растущим сектором бытовой электроники, сложными электронными компонентами, используемыми в энергетике, а также развитием автомобильной промышленности и возобновляемых источников энергии.

По прогнозам, в ближайшие годы отрасль силовых полупроводников на основе карбида кремния значительно расширится. По прогнозам, к 2028 году ее объем достигнет 3,16 миллиарда долларов, а совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 26,3%. Ожидаемый рост в течение прогнозируемого периода объясняется распространением дискретных устройств SiC, повышенным спросом на бытовую электронику и беспроводную связь, более широким внедрением электромобилей, растущей потребностью в энергоэффективных портативных устройствах на батарейках и появлением силовых полупроводников SiC. Ключевые тенденции на протяжении прогнозируемого периода включают технологические усовершенствования, появление новых конкурентов, приобретающих технологии, рост числа инноваций, разработку продуктов и внедрение технологий.

Рынок МОП–транзисторов на карбиде кремния — В разбивке по типу устройства, Диапазону Напряжений, Области применения, Технологическому Узлу, Отрасли конечного использования и прогноз на 2024-2032 годы

Растущее использование электромобилей (EV) во всем мире является основным катализатором расширения рынка МОП-транзисторов на основе карбида кремния (SiC). МОП-транзисторы на основе карбида кремния играют важную роль в силовых агрегатах электромобилей и зарядной инфраструктуре, обеспечивая более высокую эффективность и меньшие потери мощности по сравнению с обычными компонентами на основе кремния. Поскольку правительства и автопроизводители выступают за электрификацию транспорта для снижения выбросов углекислого газа, ожидается, что рынок МОП-транзисторов из карбида кремния будет расти, что обусловлено необходимостью повышения производительности и увеличения дальности хода электромобилей.

Переход всего мира на возобновляемые источники энергии, включая солнечную и ветровую, значительно продвинул рынок полупроводниковых МОП-транзисторов. МОП-транзисторы из карбида кремния являются важнейшими элементами инверторов и преобразователей мощности, используемых в системах возобновляемой энергетики, где эффективность и надежность имеют первостепенное значение. Ожидается, что растущее внедрение солнечных и ветровых энергетических систем, стимулируемое правительственными стимулами и необходимостью в устойчивых альтернативных источниках энергии, увеличит спрос на полупроводниковые МОП-транзисторы.

Power SiC: краеугольный камень расширения бизнеса ROHM в ближайшие пять лет – интервью с ROHM

Ожидается, что к 2029 году объем рынка устройств SiC приблизится к 10 миллиардам долларов, а совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 24% в период с 2023 по 2029 год, как сообщается в ежегодном отчете Yole Group по Power SiC. Основным катализатором такого роста является сектор автомобилестроения и мобильности, в частности электромобили с аккумуляторными батареями (BEV). В 2023 году этот сектор составлял преобладающую часть рынка, и ожидается, что к 2029 году он продолжит расширяться. В 2024 году наибольший спрос на карбид кремния (SiC) будет предъявляться к электромобилям с аккумуляторами 400 В (BEV), особенно к тем, которые производятся компанией Tesla. Появление новых электромобилей с аккумуляторами 800 В от производителей оригинального оборудования стимулирует этот рост. Более того, промышленное применение, особенно в энергетическом секторе, становится важной областью для расширения SiC.

Группа компаний Yole проводит всесторонние исследования в области энергетических технологий, включая анализ затрат и эффективности, рыночных тенденций, динамики цепочки поставок и новых технологий. Их последние отчеты, в том числе Power SiC 2024 – Manufacturing, SiC Modules Performance Analysis 2024, том 1, и SiC MOSFET Discrete Performance Comparison Analysis 2024, том 1, содержат оценку SiC MOSFET SCT3080KLHR от ROHM.

Компания ROHM объявила о своих амбициозных целях по существенному увеличению выручки от продаж power SiC в ближайшие годы за счет внедрения новых поколений устройств и модулей power SiC, перехода на 8-дюймовую платформу и расширения производственных мощностей.

---

Новости GaN

Ожидается, что к 2030 году рынок полупроводниковых приборов на основе нитрида галлия превысит 18,158 млрд долларов США при среднегодовом показателе в 18,29%

Согласно недавнему анализу, проведенному компанией Knowledge Sourcing Intelligence, рынок полупроводниковых приборов на основе нитрида галлия будет расширяться в среднем на 18,29% в период с 2025 по 2030 год, достигнув к 2030 году 18,158 млрд долларов США.

Стремительное развитие нескольких секторов, включая телекоммуникации 5G, бытовую электронику, оборонную и аэрокосмическую промышленность, а также электромобили, повышает потребность в полупроводниковых приборах из нитрида галлия. Спрос на электромобили заметно вырос. В 2023 году во всем мире было зарегистрировано 14 миллионов новых электромобилей. Доля электромобилей выросла с 4% в 2020 году до 18% в 2023 году. Повышенный спрос на электромобили привел к увеличению потребности в полупроводниковых приборах из нитрида галлия, используемых в этих транспортных средствах.

В области широкополосных полупроводников (WBG) проводятся обширные исследования и разработки, поскольку полупроводники WBG облегчают создание электронных компонентов, которые меньше, легче, быстрее, надежнее и энергоэффективнее, чем их аналоги на основе кремния. Различные исследования направлены на создание карт готовности к применению для нескольких материалов с широкой запрещенной зоной (WBG), включая карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN). Эти инициативы позволяют экономить значительные объемы энергии, в том числе 28 ТВтч в год в центрах обработки данных, 10 ТВтч в год в солнечных фотоэлектрических преобразователях (PV) и 35 ТВтч в год в ветряных электростанциях. Инициатива была поддержана странами — участницами 4E TCP (Программы технологического сотрудничества), а именно правительствами Австрии, Дании, Швеции и Швейцарии.

Влияние искусственного интеллекта и автоматизации на мировой рынок радиочастотных усилителей мощности с ламповым сердечником GaN

В 2022 году рынок радиочастотных усилителей мощности на основе ламп GaN оценивался примерно в 1,8 миллиарда долларов, и на нем наблюдался значительный рост. С 2022 по 2027 год совокупный годовой темп роста рынка (CAGR) составлял 8,5%. Это расширение обусловлено растущим спросом на мощные и высокоэффективные усилители в различных отраслях, таких как военное дело, телекоммуникации и радиовещание. Благодаря своим превосходным эксплуатационным характеристикам по сравнению с обычными усилителями на основе кремния, расширение рынка свидетельствует о растущем внедрении технологии GaN.

Внедрение технологий автоматизации и искусственного интеллекта (ИИ) оказало значительное влияние на рынок радиочастотных усилителей мощности на основе ламп GaN. Эффективность и точность радиочастотных усилителей мощности повышаются за счет оптимизации процессов проектирования и производства с использованием ИИ и автоматизации. Эти технологии позволяют осуществлять мониторинг и оптимизацию производительности усилителя в режиме реального времени, что приводит к снижению эксплуатационных расходов и повышению надежности. Ожидается, что рост рынка ускорится благодаря внедрению решений, управляемых искусственным интеллектом, и автоматизации производства и технического обслуживания радиочастотных усилителей мощности на ламповом сердечнике GaN, что, как ожидается, повысит операционную эффективность и инновации.

Поиск замены критически важному полупроводнику

Китай недавно ограничил экспорт нитрида галлия, полупроводника, который используется в производстве разнообразной бытовой силовой электроники, включая мобильные телефоны и компьютеры, а также медицинских приборов, автомобилей, ветряных турбин, солнечных электростанций и светодиодных лампочек.

По данным Геологической службы США, полупроводниковый галлий производится в Китае, на долю которого приходится почти 98% мировых поставок. Министерство энергетики США (DOE) направило американским ученым запрос на разработку предложений по замене полупроводников на основе нитрида галлия в ответ на решение страны ограничить экспорт этого соединения. Министерство энергетики выделило четырем командам по 1 миллиону долларов на проведение годичного исследовательского спринта.

Патрик Ленахан, заслуженный профессор инженерных наук и механики в университете Пенсильвании, рассмотрит возможность замены устройств на основе нитрида галлия на нитрид бора. В расследовании с Ленаханом будут сотрудничать главные исследователи из Университета Айовы, Университета штата Огайо и QuantCAD, предприятия в области квантовых технологий с филиалами в Айова-Сити, Айове и Чикаго.

Рынок подложек из нитрида галлия (GaN) ожидает стремительный рост: к 2031 году объем производства превысит 526 миллионов долларов

Растущий спрос на высокопроизводительную электронику привел к тому, что подложки из нитрида галлия (GaN) стали важным элементом на рынке многих передовых приложений, особенно в силовой электронике, телекоммуникациях и оптоэлектронике. Подложки GaN известны своей исключительной теплопроводностью, повышенным напряжением пробоя и экономией энергии, что делает их предпочтительным вариантом для применения в мощных и высокочастотных системах. Мировой рынок подложек GaN, разделенный на категории, включающие GaN на сапфире, GaN на кремнии (Si), GaN на GaN и GaN на алмазе, в 2021 году оценивался в 193,6 миллиона долларов США. Ожидается, что к концу 2031 года объем рынка достигнет 526,3 млн долларов США, а прогнозируемый совокупный годовой темп роста (CAGR) составит 10,7% в период с 2022 по 2031 год.

Растущий спрос на подложки GaN обусловлен быстрым внедрением технологии 5G, электромобилей (EVS) и систем использования возобновляемых источников энергии. Подложки GaN исключительно подходят для этих применений благодаря своей эффективности и надежности при работе с высокой плотностью мощности. В телекоммуникациях технология GaN необходима для создания инфраструктуры, необходимой для сети 5G, которая требует устройств, способных работать на более высоких частотах и уровнях мощности по сравнению с предыдущими поколениями. Сектор электромобилей использует повышенную скорость переключения GaN и сниженные потери электроэнергии, что делает эти подложки критически важными для разработки эффективных силовых модулей в системах зарядки аккумуляторных батарей.

Кроме того, подложки GaN все шире используются в центрах обработки данных и системах возобновляемой энергетики. Центры обработки данных нуждаются в энергоэффективных решениях для минимизации эксплуатационных расходов и воздействия на окружающую среду, а подложки GaN повышают эффективность преобразования энергии. Технологии использования возобновляемых источников энергии, включая накопление солнечной и ветровой энергии, используют возможности GaN для применения в высокомощных установках, что позволяет более устойчиво удовлетворять глобальные потребности в энергии.

Многоуровневый инвертор CGD Demos 800 В постоянного тока, Разработанный с использованием GaN И IFPEN, Превосходит SiC по производительности

Компании Cambridge GaN Devices (CGD) и IFP Energies nouvelles (IFPEN) представили демонстрационный образец, подтверждающий соответствие интегральных схем ICeGaN®650 В GaN от CGD для многоуровневого преобразователя постоянного тока напряжением 800 В. Демонстрация демонстрирует исключительную удельную мощность в 30 кВт/л, превосходящую показатели более дорогих и современных устройств из карбида кремния (SiC). Реализация инвертора иллюстрирует простоту распараллеливания, обеспечиваемую технологией ICeGaN; каждый инверторный узел оснащен тремя микросхемами ICeGaN 25 Мом/650 В, что в общей сложности позволяет подключать 36 устройств параллельно.

Этот многоуровневый инвертор GaN способен выдавать более 100 кВт пиковой мощности и 75 кВт постоянной мощности на электродвигатели. Демонстрация CGD/IFPEN включает в себя высоковольтный вход до 800 В постоянного тока; трехфазный выход; пиковый ток 125 В (10 секунд) (180 Вт) и постоянный ток 85 В (120 Вт).

Искусственный интеллект находится на подъеме, создавая возможности для SiC и GaN

Нитрид галлия (GaN) и карбид кремния (SiC) — два выдающихся полупроводника с широкой запрещенной зоной, причем GaN отлично зарекомендовал себя в области быстрой зарядки бытовой электроники, а SiC постепенно завоевывает свое присутствие в новых областях применения энергетических транспортных средств. И то, и другое одновременно расширяет области своего применения. Стремительное развитие искусственного интеллекта привело к появлению новых рынков сбыта карбида кремния и нитрида галлия.

В связи с этим недавно были представлены новые продукты, такие как серия Infineon CoolSiC™ MOSFET 400V и новые серверные блоки питания мощностью 4,5 кВт от Navitas, которые способствуют все более широкому использованию карбида кремния и нитрида галлия в блоках питания для серверов искусственного интеллекта.

В последние годы широкое распространение искусственного интеллекта и стремительный рост вычислительной мощности чипов искусственного интеллекта привели к значительному росту потребления электроэнергии в центрах обработки данных по всему миру. Модернизация блоков питания центров обработки данных стала важнейшим решением кризиса энергопотребления, вызванного искусственным интеллектом.

В настоящее время блоки питания для глобальных центров обработки данных и искусственного интеллекта и гиперразмерных вычислений доступны в трех форм-факторах: CRPS185, CRPS265 и OCP от Open Compute Project. Высота и ширина этих блоков питания идентичны, различаются только по длине. Каждый блок питания CRPS185 имеет фиксированные размеры 185 мм x 73,5 мм x 40 мм. Следовательно, поскольку физические размеры остаются неизменными, растущие требования к энергопотреблению серверов искусственного интеллекта требуют повышения плотности энергопотребления.

Рынок полупроводниковых приборов GaN (2024-2031): Отраслевые данные, SWOT-анализ, размер рынка, доля и ключевые факторы роста

По прогнозам, рынок полупроводниковых приборов GaN будет расширяться в среднем на 13,4% в течение прогнозируемого периода с 2024 по 2031 год. Расширение рынка объясняется растущим использованием полупроводниковых приборов GaN в развитии инфраструктуры и производстве электромобилей, а также растущим спросом на бытовую электронику, стимулирующим рост рынка. Согласно прогнозу Мировой статистики торговли полупроводниками (WSTS) на осень 2021 года, объем продаж полупроводниковой промышленности в мире достигнет 601,0 миллиарда долларов в 2022 году и 633,0 миллиарда долларов в 2023 году.

Устройства на основе нитрида галлия (GaN) становятся все более востребованными в качестве усилителей мощности. Стремление к широкому внедрению 5G и ожидаемый рост трафика повышают потребность в высокочастотных, высоколинейных и экономичных усилителях мощности на основе GaN. Материалы с широкой запрещенной зоной, такие как нитрид галлия (GaN), обеспечивают значительные преимущества для высокочастотных приложений высокой мощности. Нитрид галлия обладает рядом важных физических и электрических характеристик, которые отличают его от традиционных полупроводников, таких как кремний. Нитрид галлия (GaN) имеет множество важных применений, помимо радиочастотных (RF), таких как усилители мощности (ПА). Эти устройства пользуются большим спросом из-за их растущей мощности и эффективности, особенно для радиолокации военного назначения и космических применений.

Отчет GaN Semiconductor Devices Industry Report за 2024-2032 годы – Внедрение 5G и инвестиции в возобновляемые источники энергии стимулируют внедрение полупроводниковых устройств GaN для повышения эффективности и быстродействия

В 2023 году мировой рынок полупроводниковых приборов GaN достиг приблизительного объема в 3,03 миллиарда долларов США. Ожидается, что в связи с растущим спросом на высокоэффективные силовые устройства и расширяющимся применением полупроводниковых приборов из нитрида галлия (GaN) во многих секторах рынок будет расти в среднем на 26,3% в период с 2024 по 2032 год, а к 2032 году его стоимость составит около 24,68 млрд долларов США.

Растущий спрос на высокоэффективные силовые устройства является основной движущей силой развития индустрии полупроводниковых приборов GaN. Поскольку спрос на энергоэффективные решения растет во многих отраслях, полупроводниковые устройства GaN становятся все более популярными благодаря своей более высокой производительности и КПД. Эти устройства обычно используются в источниках питания, инверторах и электромобилях, где решающее значение имеют высокая эффективность и небольшие габариты.

Растущее использование полупроводниковых устройств GaN в телекоммуникационной отрасли стимулирует расширение рынка. Растущее внедрение сетей 5G и растущий спрос на высокочастотное и мощное радиочастотное оборудование стимулируют использование полупроводниковых устройств GaN. Эти устройства обеспечивают превосходную плотность мощности и эффективность, что делает их пригодными для использования на базовых станциях 5G и в различных радиочастотных приложениях.

Компания MACOM выбрана руководителем проекта по разработке передовых полупроводниковых технологий GaN-on-SiC

Компания MACOM Technology Solutions Inc. (“MACOM”) была выбрана в качестве руководителя инициативы по разработке, направленной на создание технологий производства нитрида галлия с улучшенными свойствами (“GaN”) на основе карбида кремния (SiC) для радиочастотных (“RF”) и микроволновых применений. При поддержке Закона о микросхемах и науке (“CHIPS”) и Министерства обороны США (DoD) инициатива будет направлена на совершенствование технологий производства полупроводниковых материалов на основе GaN и монолитных интегральных схем СВЧ (“MMICs”), которые эффективно работают при высоком напряжении и миллиметровом диапазоне волн (“mmW»).”) частоты.

Компания MACOM успешно перенесла 0,14-микронный MMIC-процесс производства GaN-on-SiC из исследовательской лаборатории ВВС США (AFRL) на свое доверенное литейное производство в Массачусетсе, о чем свидетельствует Соглашение о совместных исследованиях и разработках (CRADA) с Министерством обороны США на 2021 год. Эта награда является продолжением серии мероприятий по разработке технологий GaN совместно с Министерством обороны. В 2023 году компания AFRL заключила контракт на 4 миллиона долларов на разработку технологий GaN для применения в mmW и получила премию Агентства перспективных исследовательских проектов в области обороны (DARPA) на сумму до 10,1 миллиона долларов, которая была направлена на улучшение рассеивания тепла в мощных приложениях. Ранее в этом году компания MACOM получила отдельный контракт на разработку технологии GaN, который финансировался компанией CHIPS и оценивается в 11,4 миллиона долларов.

Различение переноса горячих электронов во внутренней и внешней сферах в фотокатодах Au/p-GaN

Исследование неравновесных теплоносителей из плазмонных металлических наноструктур является активной областью в оптоэлектронике, которая находит применение в таких областях, как фотохимические реакции для производства солнечного топлива. Технология инжекции горячего теплоносителя и скорость реакции в значительной степени зависят от взаимодействия металла с молекулой. Тем не менее, определение преобладающего типа реакции и, следовательно, механизма подачи теплоносителей оказалось сложной задачей.

Это исследование раскрывает механизм инжекции электронов, который отличается от процесса восстановления окислительно-восстановительной молекулы феррицианида исключительно на внешней сфере в фотокатодной системе золото/нитрид галлия p-типа (Au/p-GaN). Объединив нашу экспериментальную методологию с расчетами ab initio, мы определили, что эффективный перенос электронов низкой энергии внутри сферы повышает производительность фотокатодного устройства в межзонной области.

Эти результаты дают важное представление о механике, демонстрируя нашу методологию как эффективный инструмент для оценки процессов, управляемых горячими носителями, и управления ими в плазмонных фотокаталитических системах и оптоэлектронных устройствах.

На крупнейшей китайской конференции по силовой электронике Navitas представила первый в мире источник питания для центров обработки данных с искусственным интеллектом мощностью 8,5 кВт с использованием GaN & SiC

Компания Navitas Semiconductor представила свои последние достижения на Китайской конференции по силовой электронике и преобразованию энергии 2024 года и 27-й ежегодной научной конференции и выставке Китайского общества электроснабжения (CPEEC & CPSSC 2024), которые проходили в Сиане с 8 по 11 ноября 2024 года.

На выставке «Planet Navitas» (стенд 3-011) участники ознакомились с дорожной картой AI Power Roadmap, в которой представлен первый источник питания для центров обработки данных OCP AI мощностью 8,5 кВт, использующий МОП-транзисторы GaNSafe и Gen-3 Fast SiC, а также самый мощный в мире источник питания для центров обработки данных AI мощностью 4,5 кВт.

Компания Navitas также создала запатентованную цифровую систему управления IntelliWeave, интегрированную с мощными МОП-транзисторами GaNSafe™ и SiC-Fast 3-го поколения, специально разработанную для питания центров обработки данных с искусственным интеллектом. Это инновационное решение обеспечивает максимальную эффективность PFC на уровне 99,3% и снижает потери электроэнергии на 30% по сравнению с существующими системами.

Кроме того, компания premier solutions представила бортовое зарядное устройство для электромобилей мощностью 6,6 кВт 2 в 1 (OBC), использующее гибридную архитектуру GaNSafe и GeneSiC, а также решения для быстрой зарядки потребительских устройств новейшей серии GaNSlim.

---

Новости ГВБ

Исследователи из Франции, Великобритании и Японии улучшили характеристики подвижности каналов алмазных МОП-транзисторов, допировав их бором

Кремний обеспечивает промышленность силовой электроники замечательными преимуществами. Тем не менее, производительность силовой электроники на основе кремния быстро приближается к максимальным показателям, и современная индустрия силовой электроники вступила в эру полупроводников с широкой запрещенной зоной (WBG). Полупроводниковые устройства с широкой запрещенной зоной становятся серьезным конкурентом полевых транзисторов (FET) в следующем поколении силовой электроники благодаря их повышенной энергоэффективности. Преимущества двигателей транспортных средств и поездов, работающих на возобновляемых источниках энергии, среди прочего, будут достигнуты благодаря применению этой технологии FET к разнообразным сетям, использующим возобновляемые источники энергии.

Модифицировав алмазные МОП-транзисторы бором, исследователи из Франции, Великобритании и Японии улучшили характеристики подвижности каналов. Этот метод может быть применен к другим полупроводниковым материалам с широкой запрещенной зоной.

Механизмы деградации, вызванной ультрафиолетовым излучением, в широкополосных перовскитных солнечных элементах: результаты микроскопического анализа

Перовскитные солнечные элементы с широкой полосой пропускания (WBG) обладают большими перспективами в качестве верхних элементов в тандемных системах; тем не менее, их восприимчивость к ультрафиолетовому излучению (УФ) является существенным препятствием для коммерциализации. В этом исследовании рассматриваются механизмы деградации, вызванной ультрафиолетовым излучением, в устройствах и пленках с широкой запрещенной зоной с использованием тщательного анализа неисправностей. Исследователи концентрируются на таких важных элементах, как электропроводность, пути прохождения тока утечки, рост дефектов и наномеханические свойства, объединяя макроскопические оценки электрических характеристик с всесторонними микроскопическими характеристиками.

Полученные результаты показывают, что основными факторами, способствующими снижению производительности, являются уменьшение тока короткого замыкания и коэффициента заполнения, а также повышенный гистерезис. Это ухудшение, по-видимому, происходит из-за дефекта соединения или повышенной межфазной рекомбинации, вызванной ультрафиолетовыми фотонами высокой энергии, повреждающими поверхность соединения или создающими неглубокие дефекты на поверхности. Наши данные показывают, что ультрафиолетовое облучение приводит к снижению электропроводности до 90% и пятикратному увеличению тока утечки, особенно вблизи границ зерен из-за дефектов межфазной поверхности. Отрицательные ионы первоначально скапливаются на границах зерен, что приводит к снижению модуля Юнга на 75%. Эти результаты подчеркивают необходимость стабилизации границы раздела, подверженной воздействию света, или укрепления приповерхностной области перовскитных материалов, чтобы смягчить вредное воздействие ультрафиолетового излучения.

По прогнозам Global Market Insights Inc., к 2032 году объем рынка широкополосных полупроводников превысит 5 миллиардов долларов США.

Согласно недавнему исследованию, проведенному Global Market Insights Inc., объем рынка широкополосных полупроводников в 2023 году оценивался в 1,94 миллиарда долларов США и, как ожидается, достигнет 5 миллиардов долларов США к концу 2032 года.

Растущий спрос на энергоэффективные электронные устройства является основным фактором, стимулирующим этот рост. В таких мощных приложениях, как электромобили (EVS) и системы использования возобновляемых источников энергии, все чаще используются полупроводники с широкой полосой пропускания (WBG) благодаря их превосходной эффективности и производительности. Эти материалы необходимы для отраслей промышленности, которые стремятся повысить энергоэффективность за счет снижения потерь энергии и минимизации тепловыделения.

Повышение фотоэлектрической эффективности не содержащих индия широкозонных халькопиритовых солнечных элементов за счет индуцированного алюминием эффекта поля на задней поверхности

Широкополосные халькопиритовые материалы являются перспективными для использования в нескольких устройствах преобразования энергии, включая верхнюю ячейку тандемных фотоэлектрических устройств и фотоэлектрохимические системы выделения водорода для расщепления воды. Тем не менее, одновременное достижение повышенного напряжения холостого хода (VOC) и высокого коэффициента заполнения (FF) оказалось сложной задачей, что снижает производительность фотоэлектрических систем. В этой статье одновременно демонстрируются высокие значения VOC и FF в тонкопленочных солнечных элементах из халькопирита CuGaSe2 с широким зазором благодаря эффекту поля на задней поверхности, индуцированному алюминием. Независимо подтвержденный фотоэлектрический КПД в 12,25% был достигнут при использовании солнечного элемента CuGaSe2:Al, не содержащего элементарных элементов (энергия запрещенной зоны приблизительно 1,7 эВ), с напряжением VOC 0,959 В, плотностью тока короткого замыкания 17,64 мА/см2 и коэффициентом заполнения 72,5%. Кроме того, было достигнуто превышение содержания ЛОС в ячейке CuGaSe2 на 1 Об/мин (FF: 74,5%), несмотря на использование стандартного буферного слоя CdS. В то время как использование алюминия обычно приводит к снижению производительности халькопиритовых солнечных элементов, было показано, что небольшое количество алюминия эффективно улучшает фотоэлектрические характеристики халькопирита с широким зазором.

По прогнозам, к 2032 году рынок космической силовой электроники в будущем вырастет на 1088,76 млн долларов США

Рынок космической силовой электроники оценивался в 277,56 млн долларов США в 2023 году и, как ожидается, достигнет 1088,76 млн долларов США к 2032 году, при прогнозируемом росте в среднем на 16,4% в течение прогнозируемого периода с 2024 по 2032 год.

Космическая силовая электроника — это специализированные электронные системы, используемые в спутниках, космических аппаратах, марсоходах, космических станциях и других космических аппаратах для преобразования и регулирования электрической энергии. Они работают на продвинутом уровне в области управления высоким напряжением и сильными токами для удовлетворения разнообразных энергетических потребностей компонентов космических аппаратов. НАСА утверждает, что космические энергетические системы, как правило, имеют модульные электронные подсистемы, которые соединяют источник питания с электрическими нагрузками через входные и выходные силовые модули. Передовые полупроводниковые устройства, включая МОП-транзисторы, IGBT, MCT и GTO, имеют решающее значение в космической силовой электронике и современной технологии преобразования энергии. Этот высокоэффективный преобразователь мощности имеет решающее значение для надежного распределения энергии в аэрокосмической промышленности, где условия часто бывают суровыми и энергия имеет первостепенное значение.

Прогресс в области полупроводниковых материалов является основным катализатором развития космической силовой электроники. За последние несколько десятилетий полупроводниковые технологии продвинулись вперед, особенно в области полупроводников с широкой запрещенной зоной, которые необходимы для высокотемпературных и высокочастотных применений. В этом преобразовании лидируют карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN). Полупроводники с широкой запрещенной зоной могут работать при значительно повышенных температурах, иногда достигающих 200°C, что делает их более подходящими для космической среды, требующей высокой термостойкости. Перспективы В настоящее время производители космических спутников ищут миниатюрные преобразователи мощности с высокой эффективностью, соответствующие тенденциям миниатюризации в космической технике. Преобразователи постоянного тока совершенствуются для достижения оптимальной эффективности, минимального уровня шума и максимально широкого диапазона рабочих температур. Эти усовершенствования обеспечивают более высокую частоту переключения и повышенную надежность, обеспечивая инженерам космической электроники большую гибкость в выборе конструкции, связанной с производительностью и интеграцией.

Псевдоспины, выявленные благодаря гигантскому динамическому эффекту Франца-Келдыша в безмассовых материалах Дирака

Динамический эффект Франца-Келдыша, означающий кратковременное взаимодействие света и вещества между квантовой и классической областями, признан важнейшей отличительной чертой систем конденсированных сред с широкой запрещенной зоной, таких как диэлектрики. В этом теоретическом исследовании использовалась спектроскопия переходного поглощения с временным разрешением для изучения сверхбыстрых оптических откликов в графене, материале с нулевой запрещенной зоной.

Авторы показали, что графен с затворной настройкой, как безмассовый материал Дирака, значительно усиливает внутризонные переходы, управляемые светом, что приводит к выраженному динамическому эффекту Франца-Келдыша по сравнению с массивными материалами Дирака, которые характеризуются большой запрещенной зоной. Кроме того, использование спектроскопии с угловым разрешением показывает, что отличительная поляриметрическая ориентация, в частности перпендикулярная поляризация накачки и зонда, усиливает оптические спектры, демонстрируя полную структуру «рыбьей кости», которая отражает квантовые псевдоспиновые характеристики конусов Дирака.

Результаты этого исследования расширяют возможности разработки новых систем спектроскопии переходных процессов, охватывая не только системы с нулевой запрещенной зоной, но и квантовые явления, опосредованные псевдоспином, выходящие за пределы диэлектриков.

Анализ характеристик полупроводников с широкой запрещенной зоной в 2D-материалах на основе данных

Возрастающая сложность условий эксплуатации силовой электроники привела к необходимости поиска полупроводниковых материалов, способных работать при повышенных температурах и высоком напряжении. Потребность в устройствах меньшего размера привела к необходимости поиска полупроводников меньших размеров. Двумерные полупроводники с широкой запрещенной зоной эффективно отвечают этим характеристикам и являются потенциально оптимальными вариантами. Исследование этих материалов с использованием традиционных знаний в данной области иногда является трудоемким и ресурсоемким процессом из-за необходимости расчета свойств материала с использованием высокоточных методик. Недавние достижения в области методов машинного обучения облегчили принятие решений на основе данных, избавив конечных пользователей от необходимости в обширных предметных знаниях.

Основанный на данных анализ в сочетании с алгоритмами машинного обучения позволил добиться заметных успехов в обратном проектировании и идентификации материалов с особыми качествами. В этом исследовании используется набор данных C2DB для изучения корреляций между локальными структурными, электрическими и композиционными характеристиками двумерных материалов и соответствующими значениями запрещенной зоны. Предварительный анализ данных выявляет фундаментальные свойства, ответственные за большие запрещенные зоны в полупроводниковых материалах. Мы создаем два типа нейронных сетей: базовую искусственную нейронную сеть и графическую нейронную сеть, которые впоследствии обучаются прогнозированию ширины запрещенной зоны для двумерных материалов. Затем графическая нейронная сеть обучается прогнозированию энергии образования двумерных материалов.

Полупроводники с широкой запрещенной зоной для применения в твердотельных выключателях постоянного тока низкого напряжения

В этом исследовании рассматриваются свойства полупроводников с широкой запрещенной зоной, полученных из материалов GaN и SiC, для создания энергоэффективных низковольтных сетей постоянного тока (LVDC). Свойства рассматриваются с точки зрения проектирования твердотельных выключателей.

Обсуждаются сопротивление включению, температура перехода, возможности прерывания тока, номинальные значения напряжения и тока, скорость переключения и двунаправленность. Несмотря на то, что полупроводники с широкой запрещенной зоной обеспечивают значительное повышение производительности в различных областях, имеющиеся в продаже устройства в основном предназначены для применения в силовой электронике, которые преследуют различные цели и поэтому не оптимизированы для применения в системах защиты.

Гетерогенная интеграция полупроводников с широкой запрещенной зоной и двумерных материалов: процессы, приложения и перспективы

Краткое описание Широкополосные полупроводники (WBG) необходимы для многих современных электрических устройств. Тем не менее, существует значительный потенциал для улучшения качества кристаллов, расширения выбора материалов и гетероструктур, а также повышения масштабируемости и экономической эффективности широкополосных полупроводников.

Многообещающим вариантом становится интеграция многослойных 2D-материалов с полупроводниками с широкой запрещенной зоной (WBG). В этом обзоре представлен текущий прогресс в области объединения полупроводников с широкой запрещенной зоной и двумерных материалов, охватывающий методы изготовления, процессы, устройства и инновационные функции.

Рассматриваются характеристики различных полупроводников с широкой запрещенной зоной и двумерных материалов, методы их интеграции, такие как эпитаксиальные и неэпитаксиальные методы выращивания, а также методы переноса, а также их преимущества и препятствия. Кроме того, представлены устройства и приложения, использующие WBG/2D гетероструктуры. Подробно описаны уникальные преимущества интеграции двумерных материалов с полупроводниками с широкой запрещенной зоной, а также подходы к решению существующих проблем и реализации неиспользованного потенциала ГВБ/2D гетероструктур.

Появление электрических силовых агрегатов

Строгие требования к загрязнению окружающей среды, цели по сокращению выбросов CO2 и акцент производителей на электрификации транспортных средств привели к переходу на чисто электрические и гибридные электромобили. Это привело к увеличению продаж полностью электрических и подключаемых гибридных автомобилей малой грузоподъемности по всему миру. В отчете MarketsandMarkets указывается, что рынок электромобилей, как ожидается, будет расширяться в среднем на 14% в период с 2024 по 2030 год, достигнув к 2030 году примерно 34 миллионов единиц.

Растущий объем производства и продаж электромобилей повысил спрос на электрические силовые агрегаты, которые быстро переходят к интегрированным системам. Известные поставщики уровня 1 в настоящее время предлагают решения «3 в 1», объединяющие двигатели, инверторы и редукторы. Многие компании переходят на более совершенные системы, включая конфигурации «6 в 1», «8 в 1» и даже «11 в 1». Такие корпорации, как BYD, Huawei и Nissan, инвестируют в разработку высокоинтегрированных силовых агрегатов.

Повышение эффективности преобразования энергии, возможности двунаправленной зарядки и компактные конструкции электромобилей будущего — все это стало возможным благодаря силовой электронике, особенно благодаря использованию широкополосных полупроводников, таких как GaN и SiC.

AlN/GaN/AlGaN-on-Si HEMT Достигает 1,3 Вт/мм при 5 В для телефонов 5G FR2

В данном исследовании представлена двойная гетероструктура (DH) AlN/GaN/AlGaN-on-Si HEMT, разработанная для работы при низком напряжении (LV, ≤5 В) в радиочастотном диапазоне. Предлагаемый транзистор обладает выдающимися характеристиками по постоянному току (Idmax = 1,9 А/мм, gmmax = 0,66 С/мм) и малочастотным сигналом (fT/fmax = 145/195 ГГц). Эксперименты с нагрузкой на непрерывной волне (CW) на частоте 30 ГГц показали, что Psat составляет 0,6 (1,3) Вт/мм при напряжении Vds 3,5 (5) В, а пиковый коэффициент полезного действия (PAE) составляет 43% (42%).

По мнению авторов, значения Psat являются самыми высокими из задокументированных для LV GaN-on-Si HEMT в 5G FR2, несмотря на использование типичных легированных контактов и длину затвора (Lg) в 120 нм. Более того, среди известных низковольтных транзисторов GaN-on-Si предлагаемый транзистор обеспечивает оптимальное сочетание скорости насыщения (vsat) и напряжения на выходе (Vknee), которые являются важными параметрами для низковольтного усиления мощности. Полученные результаты свидетельствуют о благоприятном потенциале предложенной гетероструктуры для достижения повышенной мощности передачи в устройствах 5G FR2.

Сильно увеличенный ток сдвига при экситонных резонансах в нецентросимметричном широкозонном полупроводнике

Экситоны — это важнейшие квазичастицы, распространенные в фотовозбуждаемых полупроводниках и изоляторах. Хотя нейтральные по заряду экситоны индуцируют значительное фотопоглощение на границе межзонного поглощения, они не генерируют фототок в стандартных фотоэлектрических механизмах, если только они не разделены на свободные носители заряда. Мы экспериментально продемонстрировали, что экситоны могут непосредственно способствовать генерации фототока за счет нелинейного взаимодействия света с веществом в нецентросимметричном полупроводнике CuI. Эпитаксиальные тонкие пленки CuI демонстрируют значительное увеличение фототока при энергиях экситонного резонанса, даже ниже запрещенной зоны. Этот фототок, известный как ток сдвига, представляет собой нелинейный фототок, зависящий от поляризации света и генерируемый изменениями геометрической фазы Берри волновых функций электронов во время оптических переходов.

Ток смещения вблизи экситонного резонанса значительно превышает ток, создаваемый за пределами запрещенной зоны при возбуждении свободными электронами и дырками, и их полярности противоположны. Моделирование на основе первых принципов показывает, что знак и величина тока экситонного смещения существенно зависят от напряжения в тонком слое. Это исследование демонстрирует важную функцию экситонов в увеличении величины тока сдвига и его чувствительности к напряжению, открывая новый путь для эффективной модуляции нелинейно-оптических явлений.

Стабилизация перовскита с широкой запрещенной зоной с помощью наноразмерных неорганических галоидных барьеров для тандемной технологии нового поколения

Перовскитные солнечные элементы с широкой запрещенной зоной (WBG) необходимы для разработки тандемных солнечных элементов на основе перовскита. В пленках перовскита WBG дефекты границ зерен (GB) в основном способствуют снижению напряжения холостого хода (VOC) и ухудшению эксплуатационных характеристик. В этой статье описывается подход к пассивации границ зерен путем введения неорганического защитного слоя и уменьшения плотности границ зерен в пленках перовскита. Это достигается путем введения тиоцианата калия (KSCN) в перовскиты с широкой запрещенной зоной из смеси галогенидов I‐Br. Впервые сообщалось о введении KSCN для создания барьеров в форме полос вдоль границ зерен. KSCN также увеличивает размер зерен в слое перовскита.

Элементные и структурные исследования показывают, что эти барьеры состоят из галогенида калия и свинца. Использование KSCN заметно улучшает коэффициент заполнения и содержание ЛОС в однопереходных PSC WBG за счет уменьшения плотности ловушки. Это обеспечивает эффективность преобразования энергии в 19,22% (ширина запрещенной зоны 1,82 эВ), 20,45% (1,78 эВ) и 21,54% (1,70 эВ) при использовании слоя переноса электронов C60/батокупроина и 18,51% (1,82 эВ) при использовании C60/SnO2. Кроме того, значительно повышается стабильность работы и срок годности благодаря уменьшению светоиндуцированной сегрегации галогенидов. Продемонстрирован монолитный тандемный солнечный элемент из цельного перовскита с КПД 27,04%, в котором используются элементы с широкой запрещенной зоной, пассивированные неорганическими галоидами.

---

Ежемесячная информация о новостях силовой электроники с широким охватом