Super la “pouvwa” nan 5G – nitrure galyòm(GaN)
Mond lan eksite sou teknoloji 5G. 5G pral delivre vitès zèklè-vit 20 fwa pi vit pase 4G LTE epi louvri yon pakèt aplikasyon inovatè ak opòtinite pi lwen pase imajinasyon nou yo.. Teknoloji GaN se kle pou kondwi nouvo kalite enfrastrikti sa a.
Nitrure Galyòm (GaN) se yon relativman nouvo semi-conducteurs pou aplikasyon komèsyal yo. Efikasite pouvwa li, dansite pouvwa, ak kapasite pou okipe yon ranje frekans pi laj fè li ideyal pou estasyon baz masiv MIMO.
Jodi a, nou pral diskite sou valè GaN kòm yon semiconductor, distribisyon li nan chèn endistri a, defi kle nan pwosesis pwodiksyon an, ak sa nou ka atann de aplikasyon GaN.
1 Valè semi-conducteurs GaN
Nitrure Galyòm (GaN) se yon materyèl semiconductor konpoze bandgap lajè ak pwopriyete sa yo.
(1) Fòs jaden elektrik gwo pann anpil amelyore dansite aktyèl la ak kenbe tèt ak kapasite vòltaj nan aparèy pouvwa nitrure galyòm., pandan y ap diminye pèt kondiksyon an.
(2) Diferans nan bann lajè ak gwo lajè bann entèdi anpil diminye aktyèl la flit nan aparèy la semi-conducteurs GaN epi fè li rezistan a radyasyon.. An menm tan, diferans nan band pi laj vle di ke nitrure Galyòm ka kenbe tèt ak vòltaj segondè, ak vòltaj segondè vle di ke aplikasyon pou gwo pouvwa, gwo dansite enèji pwodiksyon ak rezistans tanperati ki wo ka reyalize.
(3) Segondè konduktiviti tèmik ak ekselan pèfòmans dissipation chalè, ki vle di ke entegrasyon an ak dansite pouvwa nan aparèy nitrure Galyòm ka pi wo pase sa yo ki nan konpozan tradisyonèl yo..
(4) Drift saturation elèktron a rapid epi li ka travay nan pi wo frekans.
(5) Konstan dyelèktrik la piti, ki ka diminye aktyèl la flit nan kous la entegre, redwi efè kapasite ant fil yo, epi redwi chofaj la nan kous la entegre.
(6) Pwopriyete chimik yo estab epi yo pa fasil korode.
(7) Wurtzite-tankou estrikti, segondè dite.
Pwopriyete sa yo te pouse nitrure galyòm nan dokiman Pwen Enpòtan 5G RF la. GaN ka pi byen sipòte lejè nan pwodwi elektwonik. Pa egzanp, Adaptè pouvwa PC lè l sèvi avèk tranzistò GaN yo pi piti ak pi lejè pase chajè ki komen jodi a.
Dapre kalkil twazyèm pati, apre w fin itilize aparèy GaN, estanda chajè telefòn mobil ka pèdi pwa pa jiska 40%. Oswa pwodiksyon plis pouvwa anba menm kondisyon gwosè, amelyorasyon pèfòmans menm jan an ka reyalize an tèm de efikasite enèji ak dansite pouvwa, ki apwopriye pou divès kalite pwodwi elektwonik tankou konsomatè, endistriyèl, ak otomobil.
2 GaN semi-conducteurs endistri chèn
Lyen yo nan chèn endistri semi-conducteurs GaN yo: GaN sèl kristal substra → GaN epitaksi materyèl → konsepsyon aparèy → fabrikasyon aparèy.
(1) GaN sèl kristal substra
Substra GaN yo sitou domine pa konpayi Japonè yo, ak Sumitomo Electric Japon an gen yon pati nan mache plis pase 90%.
(2) GaN epitaxial wafer
GaN epitaxial wafer konpayi ki gen rapò sitou gen ladan Epi-GaN nan Bèljik, IQE nan Wayòm Ini, ak NTT-AT nan Japon. Manifaktirè Chinwa yo enkli Suzhou Jingzhan, Suzhou Nenghua ak Century Jinguang.
(3) Aparèy GaN
An tèm de konsèpteur aparèy GaN, gen EPC, MA-COM, Transfom, Navitas nan Etazini, Dyalòg nan Almay, ak Ampleon, ki te akeri pa kapital Chinwa, nan Lachin.
Pami founisè mondyal endepandan konsepsyon ak pwodiksyon (IDM yo) nan aparèy GaN RF, Sumitomo Electric ak Cree se konpayi dirijan nan endistri a, ak yon pati nan mache plis pase 30%, ki te swiv pa Qorvo ak MACOM. Sumitomo Electric gen yon gwo pati nan mache nan domèn kominikasyon san fil. Li te vin founisè debaz Huawei a ak pi gwo founisè nan aparèy frekans radyo GaN Huawei a. An plis, gen Exagan an Frans, NXP nan Netherlands, Infineon nan Almay, Mitsubishi Electric nan Japon, ak II-VI Ozetazini.
3 Pwosesis pwodiksyon prensipal nan aparèy GaN
Youn nan se pwosesis nitrure Galyòm GaN RF ki baze sou SiC carbure SiC kòm substra a, ki itilize pa Qorvo ak pifò manifaktirè yo. Youn nan se pwosesis frekans radyo gallium nitrure GaN domine pa Macom ki baze sou Silisyòm Si kòm substra a.
Tou de pwosesis RF gen pwòp avantaj ak dezavantaj yo. Dapre Qorvo, Pwosesis GaN RF ki baze sou carbure GaN-sou-Silisyòm lan gen pi wo dansite pouvwa ak pi bon konduktiviti tèmik pase GaN-sou-Silisyòm ki baze sou GaN..
4 Pwoblèm yo dwe rezoud
① Pwosesis pwodiksyon an nan materyèl semiconductor nitrure Galyòm relativman konplèks ak sede a pi ba pase sa yo ki nan materyèl semiconductor tradisyonèl Silisyòm..
②Pri a nan materyèl semiconductor nitrure Galyòm se wo, ak pri a nan tib MOS lè l sèvi avèk materyèl semiconductor nitrure galyòm se prèske 20 fwa sa yo ki nan materyèl semi-conducteurs Silisyòm tradisyonèl yo.
③ Yon gwo kantite pwosesis pwodiksyon semiconductor nitrure Galyòm ak patant eleman yo nan men peyi tankou Ewòp., Amerik, Japon ak Kore di Sid, ak yon kantite konsiderab nan eleman kle tou konte sou enpòtasyon.
5 Aplikasyon Nitrure Galyòm
Jaden kominikasyon: 5G-wo pouvwa estasyon baz GaN pouvwa anplifikatè se sitou itilize nan estasyon baz 5G gwo pouvwa, ki rezoud pwoblèm nan ti zòn men relativman konsantre demann trafik done nan rezo mobil 5G. Anplifikatè pouvwa monolitik 5G milimèt-vag estasyon baz GaN gen karakteristik ultra-gwo Pleasant ak ultra-ba latansi..
Jaden semi-conducteurs pouvwa tankou machin elektrik, fotovoltaik ak rezo entelijan: Kounye a, IGBT yo itilize nan machin elektrik yo, fotovoltaik, kadriyaj entelijan ak lòt jaden yo se materyèl ki baze sou Silisyòm. Nan lavni an, Teknoloji nitrure Galyòm pral fè plis pwogrè ak antre nan jaden an nan semi-conducteurs IGBT. An plis, anpil solisyon telefòn mobil chaje vit tou itilize solisyon nitrure galyòm.
Espesyalman nan yon vòltaj alantou 600V, nitrure Galyòm gen avantaj evidan nan jesyon pouvwa, jenerasyon pouvwa ak pwodiksyon pouvwa, ki fè pwodwi pouvwa yo nan materyèl nitrure Galyòm mens ak pi efikas.
Ak ploge nan chaje GaN se ti nan gwosè ak gwo nan pouvwa, epi li gen opòtinite pou inifye plato telefòn mobil lan ak mache pouvwa kominikasyon nan tan kap vini an.
Jaden militè: Li te lajman itilize nan divès kalite aparèy rada militè yo, espesyalman nan lè aktif aparèy rada etalaj etap nouvo avyon de gè.
Jaden elektwonik: Tranzistò nitrure Galyòm yo apwopriye pou frekans segondè, vòltaj segondè ak okazyon tanperati ki wo. Ki baze sou tranzistò nitrure Galyòm olye pou yo MOSFET ki baze sou Silisyòm, difisil-chanje mwatye pon DC/DC modil pouvwa ak fonksyon redresman synchrone yo pwodui.
Itilizasyon tranzistò GaN pèmèt modil pouvwa DC/DC yo opere nan pi wo frekans san yo pa yon gwo gout nan efikasite., an menm tan, yon ti filtè LC ka itilize pou reyalize rid pwodiksyon ki ba, ki gen avantaj ki genyen nan ti gwosè, efikasite segondè, ti rid ak rapid repons dinamik.
