تشهد صناعة رقائق أشباه الموصلات العالمية ثورة مادية محورية، مع ظهور ركائز ذات فجوة نطاق واسعة (WBG) تدريجيًا كمحرك نمو أساسي يكمل ويحل محل الرقائق التقليدية القائمة على السيليكون. في حين أن رقائق السيليكون التقليدية هيمنت منذ فترة طويلة على المنطق السائد وتصنيع شرائح الذاكرة، فإن حدود أدائها المادي في سيناريوهات الجهد العالي والتردد العالي ودرجات الحرارة العالية قد قيدت تكرار أنظمة الطاقة الإلكترونية المتقدمة. يعمل النضج السريع لتقنيات تصنيع رقائق كربيد السيليكون (SiC) ونيتريد الغاليوم (GaN) على كسر اختناقات الأداء، وإعادة هيكلة المشهد التنافسي لسوق ركائز أشباه الموصلات العالمية.
توفر الرقائق ذات فجوة النطاق العريضة SiC وGaN مزايا لا مثيل لها في سيناريوهات تطبيقات أجهزة الطاقة. تتميز رقائق WBG بعرض أوسع لفجوة النطاق وقوة مجال انهيار أعلى وموصلية حرارية فائقة مقارنة بمواد السيليكون التقليدية، وتدعم التشغيل المستقر لأجهزة أشباه الموصلات في ظل ظروف العمل القاسية. تحقق الأجهزة المصنعة على ركائز SiC المتقدمة خسائر تحويل أقل بكثير وكفاءة أعلى في تحويل الطاقة، مما يجعلها مواد أساسية مثالية لمنصات طاقة السيارات ذات الجهد العالي، وأنظمة تحويل طاقة الطاقة المتجددة ومعدات الطاقة الصناعية عالية التردد. وفي الوقت نفسه، تتفوق رقائق GaN في سيناريوهات التردد العالي للغاية، مما يوفر دعمًا موثوقًا للركيزة لأنظمة الشحن السريع وإمدادات الطاقة في مراكز البيانات وأجهزة اتصالات الترددات الراديوية.
يعمل مصنعو الرقائق العالمية على تسريع الإنتاج الضخم لرقائق WBG ذات الحجم الكبير وتحسين الإنتاجية. كان إنتاج الرقائق ذات فجوة الحزمة العريضة في المرحلة المبكرة مقتصرًا على مواصفات ذات قطر صغير، مصحوبة بكثافة عيوب عالية وإنتاجية منخفضة وتكاليف تصنيع عالية، مما أعاق الاختراق الصناعي على نطاق واسع. تركز عملية التطوير الصناعي الحالية على توسيع خطوط إنتاج الويفر كبيرة الحجم مقاس 8 بوصات و12 بوصة من SiC وGan، وتحسين عمليات نمو البلورات وتقنيات تلميع الأسطح لتقليل عيوب الأنابيب الدقيقة واضطرابات الشبكة. تعمل أنظمة التحكم المتقدمة في العمليات على تحسين تجانس سماكة الرقاقة واستواء السطح عبر الدفعات، مما يؤدي بشكل فعال إلى تحسين إنتاجية الجهاز النهائي وتقليل تكاليف تصنيع الوحدة.
إن الطلب في السوق من قطاعات الطاقة الخضراء والمركبات الكهربائية يؤدي إلى التوسع الصناعي السريع. نظرًا لأن صناعة مركبات الطاقة الجديدة على مستوى العالم تعمل على تعميم البنى الكهربائية ذات الجهد العالي وأنظمة توليد الطاقة بالطاقة المتجددة تسعى إلى تحقيق كفاءة أعلى في تحويل الطاقة، فإن طلب السوق على أجهزة الطاقة WBG عالية الأداء يستمر في الارتفاع. يدفع هذا الطلب القوي على المصب موردي الرقائق إلى توسيع الطاقة الإنتاجية وتعميق البحث والتطوير في مجال المواد المخصصة. تختلف الرقاقات ذات فجوة الحزمة العريضة عن رقائق السيليكون القياسية، وتتطلب تعديل صيغة المواد المستهدفة وتحسين العملية وفقًا لمستويات الجهد الطرفي وترددات التطبيق، مما يشكل نموذج تطوير مخصصًا جديدًا لصناعة الرقاقات.
يشير محللو الصناعة إلى أن قطاع رقائق أشباه الموصلات ينتقل من عصر يهيمن عليه السيليكون إلى نمط تعايش المواد المتنوعة. ستحافظ رقائق السيليكون التقليدية على الطلب المستقر في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية ومجالات الرقائق المنطقية العامة، في حين ستصبح رقائق ذات فجوة النطاق الواسعة المسار الإضافي الرئيسي للنمو الصناعي. ستكتسب الشركات التي تتقن النمو البلوري الأساسي لمجموعة WBG وتصنيع الرقاقات كبيرة الحجم وتقنيات الإنتاج الضخم عالية الإنتاجية مزايا تنافسية طويلة المدى. إن الاختراقات المستمرة في تكنولوجيا الرقائق ذات فجوة النطاق الواسعة ستزيد من تمكين ترقية معدات أشباه الموصلات العالمية الموفرة للطاقة وتسريع التحول منخفض الكربون في صناعة التصنيع الإلكترونية. المكونات البصرية، بريزم، ويفر، زي بي كيه
ALIGHT-PHOTONICS