Konkurencja SiC i GaN

Od około 2001 roku złożony półprzewodnikowy azotek galu zapoczątkował rewolucję oświetleniową, która pod pewnymi względami jest najszybszą rewolucją technologiczną w historii ludzkości.Według badania przeprowadzonego przez Międzynarodową Agencję Energetyczną udział diod elektroluminescencyjnych na bazie azotku galu w światowym rynku oświetleniowym wzrósł od zera do ponad 50% w ciągu zaledwie dwóch dekad.Firma badawcza Mordor Intelligence przewidziała niedawno, że oświetlenie LED zmniejszy zużycie energii na całym świecie o 30% do 40% w ciągu najbliższych siedmiu lat.Według danych Programu Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska oświetlenie odpowiada za około 20% zużycia energii elektrycznej i 6% emisji dwutlenku węgla na całym świecie.

Ta rewolucja jest daleka od zakończenia.Rzeczywiście, wskoczy na wyższy poziom.Technologia półprzewodnikowa, która zmieniła przemysł oświetleniowy, azotek galu (GaN), jest również częścią rewolucji energoelektronicznej, która ma się rozpocząć.Ponieważ jeden ze złożonych półprzewodników, węglik krzemu (SiC), zaczął zastępować produkty elektroniczne na bazie krzemu w ogromnej i ważnej dziedzinie energoelektroniki.

Urządzenia GaN i SiC działają lepiej i są bardziej wydajne niż elementy krzemowe, które zastępują.Na świecie są setki milionów takich urządzeń, z których wiele pracuje po kilka godzin dziennie, więc oszczędności energii będą znaczne.W porównaniu z diodami GaN zastępującymi żarówki i inne tradycyjne oświetlenie, rozwój energoelektroniki GaN i SiC ostatecznie będzie miał większy pozytywny wpływ na klimat Ziemi.

W prawie wszystkich miejscach, gdzie konieczna jest zamiana prądu przemiennego na prąd stały lub prądu stałego na prąd stały, zmniejsza się marnotrawstwo energii.Ta konwersja ma miejsce w ładowarkach ściennych do telefonów komórkowych lub laptopów, większych ładowarkach i falownikach, które zasilają pojazdy elektryczne i gdzie indziej.Ponieważ inne twierdze krzemowe również wpadają w nowe półprzewodniki, będą podobne oszczędności.Bezprzewodowe wzmacniacze stacji bazowych to jedno z rozwijających się zastosowań, w których te pojawiające się półprzewodniki mają wyraźne zalety.W wysiłkach na rzecz łagodzenia zmian klimatu wyeliminowanie zużycia energii i odpadów jest przydatnym wynikiem, a te półprzewodniki są sposobem, w jaki je zbieramy.

Jest to nowy przykład wspólnego wzorca w historii technologii: jednoczesne osiągnięcie dwóch konkurencyjnych innowacji.Jak się tego wszystkiego pozbyć?W jakich obszarach zastosowań dominować będzie SiC, a w jakich GaN?Dokładne zbadanie przewag względnych tych dwóch półprzewodników może dostarczyć nam pewnych wskazówek.

Azotek galu i węglik krzemu: obszary ich konkurencji

Obecnie SiC dominuje w falownikach EV i jest zwykle umieszczany tam, gdzie możliwości blokowania napięcia i obsługi zasilania są krytyczne, a częstotliwości są niskie.GaN jest preferowaną technologią dla krytycznych wydajności wysokich częstotliwości, takich jak stacje bazowe 5G i 6G, a także radary i aplikacje do konwersji mocy o wysokiej częstotliwości, takie jak adaptery gniazd ściennych, mikroinwertery i zasilacze.

Ale przeciąganie liny między GaN i SiC właśnie się rozpoczęło.Niezależnie od konkurencji, jednej aplikacji, jednego rynku, jednego rynku, możemy śmiało powiedzieć, że środowisko Ziemi stanie się zwycięzcą.W miarę jak ten nowy cykl technologicznej odnowy i rewitalizacji posuwa się niepowstrzymanie do przodu, w nadchodzących latach uda się uniknąć miliardów ton emisji gazów cieplarnianych.