Comparativement aux dispositifs en carbure de silicium, les dispositifs de puissance en nitrure de gallium présentent davantage d'avantages dans les applications exigeant simultanément efficacité, fréquence, volume et autres caractéristiques. Par exemple, les dispositifs à base de nitrure de gallium ont été largement utilisés avec succès dans le domaine de la charge rapide. Grâce à l'émergence de nouvelles applications en aval et aux progrès constants réalisés dans la fabrication des substrats en nitrure de gallium, le volume des dispositifs GaN devrait continuer d'augmenter et ils deviendront une technologie clé pour la réduction des coûts, l'amélioration de l'efficacité et un développement durable et écologique.
Actuellement, la troisième génération de matériaux semi-conducteurs est devenue un élément essentiel des industries émergentes stratégiques et un levier stratégique pour maîtriser les technologies de l'information de demain, les économies d'énergie, la réduction des émissions et les technologies de sécurité et de défense nationale. Parmi ces matériaux, le nitrure de gallium (GaN) est l'un des plus représentatifs de la troisième génération ; il s'agit d'un semi-conducteur à large bande interdite de 3,4 eV.
Le 3 juillet, la Chine a durci sa réglementation sur les exportations de gallium et de produits dérivés du germanium. Cette mesure constitue un ajustement politique important, fondé sur le rôle crucial du gallium, métal rare, comme « élément essentiel de l'industrie des semi-conducteurs », et sur ses nombreuses applications dans les matériaux semi-conducteurs, les énergies nouvelles et d'autres domaines. À la lumière de cette évolution, cet article examine et analyse le nitrure de gallium sous l'angle des techniques de production, des défis rencontrés, des perspectives de croissance et du contexte concurrentiel.
Une brève introduction :
Le nitrure de gallium est un matériau semi-conducteur synthétique, représentatif de la troisième génération de semi-conducteurs. Comparé aux matériaux à base de silicium traditionnels, le nitrure de gallium (GaN) présente l'avantage d'une large bande interdite, d'un champ électrique de claquage élevé, d'une faible résistance à l'état passant, d'une mobilité électronique élevée, d'un rendement de conversion élevé, d'une conductivité thermique élevée et de faibles pertes.
Le monocristal de nitrure de gallium est un matériau semi-conducteur de nouvelle génération aux performances exceptionnelles, qui peut être largement utilisé dans les communications, les radars, l'électronique grand public, l'électronique automobile, l'énergie, le traitement laser industriel, l'instrumentation et d'autres domaines. Son développement et sa production de masse sont donc au centre des préoccupations des pays et des industries du monde entier.
Application du GaN
1--Station de base de communication 5G
L'infrastructure de communication sans fil est le principal domaine d'application des dispositifs RF en nitrure de gallium, représentant 50 %.
2--Alimentation haute puissance
La caractéristique de « double hauteur » du GaN présente un grand potentiel de pénétration dans les appareils électroniques grand public hautes performances, qui peuvent répondre aux exigences des scénarios de charge rapide et de protection contre la charge.
3--Véhicule à énergie nouvelle
Du point de vue pratique, les dispositifs semi-conducteurs de troisième génération actuellement utilisés dans les voitures sont principalement des dispositifs en carbure de silicium, mais il existe des matériaux en nitrure de gallium adaptés qui peuvent obtenir la certification réglementaire automobile pour les modules de dispositifs de puissance, ou d'autres méthodes d'encapsulation appropriées, qui seront toujours acceptées par l'ensemble des usines et des fabricants OEM.
4--Centre de données
Les semi-conducteurs de puissance GaN sont principalement utilisés dans les alimentations des centres de données.
En résumé, avec l'émergence de nouvelles applications en aval et les avancées continues dans la technologie de préparation des substrats en nitrure de gallium, les dispositifs GaN devraient continuer à être produits en volume et deviendront l'une des technologies clés pour la réduction des coûts, l'efficacité et le développement durable et écologique.
Date de publication : 27 juillet 2023