การใช้เวเฟอร์แกลเลียมออกไซด์

แกลเลียมออกไซด์(กา₂O₃) ได้กลายเป็นวัสดุที่มีแนวโน้มสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์ความถี่วิทยุ (RF) ในบทความนี้ เราจะสำรวจโอกาสสำคัญและตลาดเป้าหมายแกลเลียมออกไซด์ในโดเมนเหล่านี้

อุปกรณ์ไฟฟ้า

1. โอกาสสำคัญสี่ประการสำหรับแกลเลียมออกไซด์ในอุปกรณ์ไฟฟ้า

ก. การแทนที่แบบ Unipolar ของ Bipolar:แกลเลียมออกไซด์อยู่ในตำแหน่งที่จะแทนที่อุปกรณ์ไบโพลาร์แบบเดิม เช่น MOSFET ที่มาแทนที่ IGBT ในตลาดต่างๆ เช่น ยานพาหนะพลังงานใหม่ สถานีชาร์จ การใช้งานไฟฟ้าแรงสูงพิเศษ การชาร์จอย่างรวดเร็ว อุปกรณ์จ่ายไฟทางอุตสาหกรรม และการควบคุมมอเตอร์ การเลิกใช้ IGBT ที่ใช้ซิลิคอนเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ แกลเลียมออกไซด์ พร้อมด้วยซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และ GaN ถือเป็นวัสดุที่สามารถแข่งขันได้

ข. เพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน:แกลเลียมออกไซด์อุปกรณ์ไฟฟ้าแสดงการใช้พลังงานที่ลดลง ซึ่งสอดคล้องกับกลยุทธ์ระดับโลกสำหรับความเป็นกลางของคาร์บอนและการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนสูงสุด

ค. การผลิตจำนวนมากที่ปรับขนาดได้: ความง่ายในการเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของแกลเลียมออกไซด์เวเฟอร์ประกอบกับกระบวนการผลิตที่เรียบง่ายและความคุ้มค่า ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่

ง. ข้อกำหนดด้านความน่าเชื่อถือสูง: ด้วยคุณสมบัติของวัสดุที่มั่นคงและโครงสร้างที่เชื่อถือได้แกลเลียมออกไซด์อุปกรณ์จ่ายไฟตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดสำหรับซับสเตรต/ชั้นอีพิแอกเชียลคุณภาพสูง

2. ตลาดเป้าหมายสำหรับแกลเลียมออกไซด์อุปกรณ์ไฟฟ้า

ก. แนวโน้มระยะยาว:แกลเลียมออกไซด์คาดว่าอุปกรณ์ไฟฟ้าจะครอบคลุมช่วงแรงดันไฟฟ้า 650V/1200V/1700V/3300V ภายในปี 2568-2573 โดยจะเจาะเข้าสู่ภาคยานยนต์และอุปกรณ์ไฟฟ้าอย่างกว้างขวาง โอกาสในอนาคตอยู่ในตลาดพิเศษที่ต้องใช้ไฟฟ้าแรงสูงเป็นพิเศษ เช่น การใช้งานในหลอดสุญญากาศของแหล่งจ่ายไฟแรงสูง

ข. แนวโน้มระยะสั้น: ในระยะสั้นแกลเลียมออกไซด์อุปกรณ์ไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะปรากฏตัวครั้งแรกในตลาดไฟฟ้าแรงสูงปานกลางถึงสูง โดยมีอุปสรรคในการเข้าต่ำกว่าและความอ่อนไหวด้านต้นทุน ซึ่งรวมถึงภาคส่วนต่างๆ เช่น เครื่องใช้ไฟฟ้า เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือน และอุปกรณ์จ่ายไฟทางอุตสาหกรรมที่ได้รับประโยชน์จากความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพสูงของวัสดุ

3. ตลาดที่ไหนแกลเลียมออกไซด์ถือความได้เปรียบ

เครื่องชาร์จ/อินเวอร์เตอร์/สถานีชาร์จในรถยนต์พลังงานใหม่

ตัวแปลง DC/DC: การแปลง 12V/5V → 48V

การทดแทน IGBT ที่มีอยู่ในตลาดสต็อก

อุปกรณ์คลื่นความถี่วิทยุ

ความสำเร็จของแกลเลียมไนไตรด์ (GaN) ในตลาด RF อาศัยซับสเตรตขนาดใหญ่ที่มีต้นทุนต่ำเพื่อใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบด้านวัสดุอย่างเต็มที่ แม้ว่าซับสเตรตที่เป็นเนื้อเดียวกันจะให้คุณภาพชั้นเอพิเทเชียลสูงสุด แต่การพิจารณาต้นทุนมักจะนำไปสู่การใช้ซับสเตรตที่มีราคาไม่แพงนัก เช่น Si, แซฟไฟร์ และ SiC ใน LED, อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค และการใช้งาน RF อย่างไรก็ตาม ความไม่ตรงกันของโครงตาข่ายระหว่างซับสเตรตเหล่านี้กับ GaN อาจทำให้คุณภาพของอีพิแอกเชียลลดลงได้

โดยมีขัดแตะไม่ตรงกันเพียง 2.6% ระหว่าง GaN และแกลเลียมออกไซด์, โดยใช้แกลเลียมออกไซด์สารตั้งต้นสำหรับการเจริญเติบโตของ GaN ส่งผลให้ชั้น epitaxis คุณภาพสูง นอกจากนี้ ต้นทุนในการปลูกเวเฟอร์แกลเลียมออกไซด์ขนาด 6 นิ้วโดยไม่ใช้วิธีการที่ใช้อิริเดียมราคาแพงนั้นเทียบได้กับซิลิคอน ทำให้แกลเลียมออกไซด์เป็นตัวเลือกที่มีแนวโน้มสำหรับการใช้งานที่สำคัญ เช่น อุปกรณ์ GaN RF

สรุปแล้ว,แกลเลียมออกไซด์ความเก่งกาจของทำให้มันกลายเป็นผู้เล่นหลักทั้งในด้านพลังงานและอุปกรณ์ RF โดยมีศักยภาพที่สำคัญในตลาดและการใช้งานที่หลากหลาย ในขณะที่เทคโนโลยีก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องแกลเลียมออกไซด์คาดว่าจะมีบทบาทสำคัญในการกำหนดอนาคตของอุตสาหกรรมเหล่านี้