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2023-08-16
Schlüssel-Halbleiter-Rohstoffe unter Ausfuhrkontrollen
Am 1. August 2023 führten das Handelsministerium und die allgemeine Verwaltung von Gewohnheiten von China offiziell Ausfuhrkontrollen auf Rohstoffen Gallium und Germanium des Halbleiters ein. Es gibt verschiedene Meinungen in der Industrie betreffend diese Bewegung, und viele Leute glauben, dass sie in Erwiderung auf die niederländischen verbesserte Steuerung des ASMLS auf dem Export von Lithographiemaschinen ist. Aber im August 2022. Die Vereinigten Staaten haben Halbleitermaterial-Galliumoxid von hohem Reinheitsgrad in seiner verbotenen Ausfuhrkontrolleliste nach China miteingeschlossen. Das Büro der Industrie und der Sicherheit (BIS) des US-Handelsministeriums hat auch die Einbeziehung von Halbleitermaterialien der vierten Generation wie Galliumoxid und -diamanten, die hohen Temperaturen und Spannungen widerstehen können, sowie ECAD-Software, die speziell für Chips an 3nm und unten, in neue Ausfuhrkontrollen bestimmt ist angekündigt.
Zu dieser Zeit gab es nicht viele Leute, die diese Ausfuhrkontrolle beachten, und es war nicht bis ein Jahr später, dass China Gallium in der Ausfuhrkontrolleliste miteinschloß, dass die Industrie anfing, das wichtige Material von Halbleitern der vierten Generation - Galliumoxid zu beachten. Gallium und Germanium ist Schlüsselrohstoffe in der Halbleiterindustrie, und ihre Anwendungen umfassen die Herstellung von zuerst Halbleitern zu den der vierten Generation. Heute wenn Moores Gesetz einen Engpass gegenüberstellt, haben Halbleitermaterialien mit größeren Bandlückebreiten, wie Diamanten, Galliumoxid, AlN und BN, das Potenzial, die treibende Kraft für die nächste Generation der Informationstechnologie zu werden wegen ihrer ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften.
Für China ist es eine kritische Phase für die Entwicklung von Halbleitern, und verschiedene Sanktionen von den Vereinigten Staaten haben die Forschung von revolutionären Schlüsselmaterialien wie Galliumoxid eine Schlüsseldurchbruchbeschränkung gemacht. Trotz der zahlreichen Herausforderungen wenn wir mit dieser Halbleitertechniksrevolution folgen können, hat China das Potenzial, von einem Herstellungselektrizitätskraftwerk zu einem Herstellungselektrizitätskraftwerk zu springen und erzielt eine wirklich beispiellose Umwandlung in einem Jahrhundert. Dieses ist nicht nur ein bedeutender Test von Chinas technologischer Stärke, aber auch eine wichtige Gelegenheit, Chinas Fähigkeit zur Schau zu stellen, globale technologische Herausforderungen gegenüberzustellen.
Vorteile über Silikonkarbid und Galliumoxid hinaus
Galliumoxid, ein Halbleitermaterial der vierten Generation, hat Vorteile wie große Bandlückebreite (eV 4,8), hohe kritische Zusammenbruchfeldstärke (8MV/cm) und gute Leitungseigenschaften. Galliumoxid hat fünf bestätigte Kristallformen, unter denen das stabilste β- Ga2O3 ist. Seine Bandlückebreite ist eV 4.8-4.9, und die Zusammenbruchfeldstärke ist so hoch wie 8 MV/cm. Sein Leitungswiderstand ist viel niedriger als der von sic und GaN und groß verringert den Leitungsverlust des Gerätes. Sein Kennwert, Baliga-Prämie (BFOM), ist so hoch wie 3400, ungefähr 10mal, die von sic und 4mal die von GaN.
Verglichen mit Silikonkarbid und Galliumnitrid, kann der Wachstumsprozess des Galliumoxids unter Verwendung der flüssigen Schmelzmethode mit Atmosphärendruck erzielt werden, der hohe Qualität, hohen Ertrag und niedrige Kosten ergibt. Wegen ihrer eigenen Eigenschaften, Silikonkarbids und Galliumnitrids kann durch Gasphasenmethode nur produziert werden, die das Erhalten einer Hochtemperaturproduktionsumwelt und das Verbrauchen einer großen Menge Energie erfordert. Dies heißt, dass Galliumoxid einen gekosteten Vorteil in der Produktion und in der Herstellung hat, und ist passend, damit inländische Hersteller schnell Produktionskapazität erhöhen.
Im Vergleich zu Silikonkarbid übertrifft Galliumoxid Silikonkarbid in fast allen Leistungsparametern. Besonders mit seiner großen Bandlückebreite und hohen Zusammenbruchfeldstärke, hat es bedeutende Vorteile in den starken und Hochfrequenzanwendungen
Spezifische Anwendungen und Marktpotenzial des Gallium-Oxids
Die Entwicklungsaussichten des Galliumoxids sind in zunehmendem Maße vorstehend, und der Markt wird z.Z. hauptsächlich durch zwei Riesen in Japan, Novell Crystal Technology (NCT) und Flosfia monopolisiert. NCT hat in der Forschung und Entwicklung des Galliumoxids seit 2012 investiert und erfolgreich gebrochen durch mehrfache Schlüsseltechnologien, einschließlich 2 Zoll Kristall- und Epitaxial- Technologie des Galliumoxids sowie in der Massenproduktion von Galliumoxidmaterialien. Seine Leistungsfähigkeit und Hochleistung sind überall in der Industrie anerkannt worden. Sie stellte erfolgreich 4-Zoll-Galliumoxidwafers im Jahre 2021 in Serienfertigung her und hat angefangen, die Kundenwafers zu liefern und noch einmal hielt Japan voran im Drittgenerations- Verbindungshalbleiterwettbewerb.
Entsprechend Vorhersage NCTS wächst der Markt für Galliumoxidoblaten schnell im folgenden Jahrzehnt und erweitert zu ungefähr RMB 3,02 Milliarde bis 2030. FLOSFIA sagt voraus, dass bis 2025, der Marktumfang von Galliumoxid-Starkstromgeräten anfängt, den des Galliumnitrids zu übertreffen und bis 2030 1,542 Milliarde US-Dollars (ungefähr 10 Milliarde RMB) erreicht 40% von Silikonkarbid und von 1,56mal beträgt, die vom Galliumnitrid. Entsprechend der Vorhersage von Fuji-Wirtschaft, erreicht der Marktumfang von Galliumoxidleistungskomponenten 154,2 Milliarde Yen (ungefähr 9,276 Milliarde Yuan) bis 2030 übertrifft den Marktumfang von Galliumnitridleistungskomponenten. Diese Tendenz reflektiert das Bedeutungs- und zukünftigepotential des Galliumoxids in den Energieelektronischen geräten.
Galliumoxid hat bedeutende Vorteile in bestimmten spezifischen Einsatzbereichen. Auf dem Gebiet der Leistungselektronik, überschneiden Galliumoxid-Starkstromgeräte teilweise mit Galliumnitrid und Silikonkarbid. Auf dem Militärgebiet werden sie hauptsächlich in den Sendeleistungssystemen wie starken elektromagnetischen Gewehren, Behälter, Kampfflugzeuge und Schiffe sowie strahlungsresistente und beständige Luftfahrthochtemperaturstromversorgung benutzt. Der Zivilsektor wird hauptsächlich auf den Gebieten wie Stromnetzen, elektrischer Zugkraft, photovoltaics, Elektro-Mobilen, Haushaltsgeräten, medizinischer Ausrüstung und Unterhaltungselektronik angewendet.
Der neue Energiefahrzeugmarkt stellt auch ein enormes Anwendungsszenario für Galliumoxid zur Verfügung. Jedoch in China, sind die Starkstromgeräte auf dem Fahrzeugniveau immer schwach gewesen, und es gibt z.Z. keinen sic MOS IDM auf dem Fahrzeugniveau. Obgleich einige Fabless Firmen, denen Vertrag mit XFab umfassendes schnell haben kann, SBD- und MOS-Spezifikationen zum Markt und Verkäufe und Finanzierungsfortschritt in der Zukunft sie müssen noch ihr eigenes TOLLES errichten, um Produktionskapazität zu beherrschen und einzigartige Prozesse zu entwickeln verhältnismäßig glatt ist, zwecks unterschiedene Wettbewerbsvorteile erzeugen.
Ladestationen sind sehr gekostetes empfindliches, das eine Gelegenheit für Galliumoxid zur Verfügung stellt. Wenn
Wenn Galliumoxid Leistungsanforderungen bei der Gewinnung von Marktanerkennung mit Kostenvorteilen genügen oder sogar übersteigen kann, gibt es eine große Möglichkeit seiner Anwendung auf diesem Gebiet.
Im Rf-Gerätmarkt kann sich die Aufnahmefähigkeit des Marktes des Galliumoxids auf den Markt von Galliumnitridgeräten des Silikonkarbids beziehen Epitaxial-. Der Kern von neuen Energiefahrzeugen ist der Inverter, der sehr hohe Anforderungen für Geräteangaben hat. Z.Z. sind Firmen wie Italien-Halbleiter, Hitachi, Ansemy und Rohm in der Lage, Automobilgrad MOSFETs sic in Serienfertigung herzustellen und zu liefern. Es wird erwartet, dass bis 2026, diese Zahl bis $2,222 Milliarde (ungefähr 15 Milliarde RMB) sich erhöht und anzeigt, dass Galliumoxid breite Anwendungsaussichten und Marktpotenzial im Rf-Gerätmarkt hat.
Eine andere wichtige Anwendung auf dem Gebiet der Leistungselektronik ist Batterien 48V. Mit dem weitverbreiteten Gebrauch der Lithium-Batterien, kann ein höheres Spannungssystem benutzt werden, um das System der Spannung 12V von Bleiakkumulatoren zu ersetzen und die Ziele der hohen Leistungsfähigkeit, Gewichtsverminderung und Energieeinsparung erzielen. Diese Lithium-Batterie-Systeme verwenden Spannung allgemein 48V, und für elektronische Stromnetze, Hochleistungsfähigkeit 48V → 12V/5V wird Umwandlung angefordert. Den zwei fahrbaren Elektro-Mobil-Markt, entsprechend Daten ab 2020 als Beispiel nehmend, war die Gesamtproduktion von elektrischen zwei Räderfahrzeugen in China 48,34 Million Einheiten, eine jährliche Zunahme von 27,2%, und die Vermittlungsquote von Lithium-Batterien überstieg 16%. Gegenübergestellt mit solch einem Markt, basierten hohe gegenwärtige Hochspannungsgeräte 100V wie Galliumoxid, GaN und Silikon SG-MOS Geräte anvisieren diese Anwendung und unternehmen Anstrengungen.
Auf dem industriellen Gebiet hat es einige bedeutende Gelegenheiten und Vorteile, einschließlich Einpolersatz der zweipoligen, höheren Energieeffizienz, Leichtigkeit der Massenproduktion und Zuverlässigkeitsanforderungen. Diese Eigenschaften lassen Galliumoxid möglicherweise eine wichtige Rolle in den zukünftigen Energieanwendungen spielen. Langfristig werden Galliumoxid-Starkstromgeräte erwartet, um eine Rolle im Markt 650V/1200V/1700V/3300V zu spielen und werden erwartet, um die Automobil- und Elektrogerätefelder von 2025 bis 2030 völlig einzudringen. Kurzfristig erscheinen Galliumoxid-Starkstromgeräte zuerst auf den Gebieten wie Unterhaltungselektronik, Haushaltsgeräten und in hohem Grade zuverlässigen und leistungsstarken Wirtschaftsmachtspg.versorgungsteilen. Diese Eigenschaften führen möglicherweise zu Wettbewerb zwischen Materialien wie Silikon (Si), Silikonkarbid (sic) und Galliumnitrid (GaN).
Der Autor glaubt, dass der Fokus des Wettbewerbs für Galliumoxid in den nächsten Jahren auf dem herkömmlichen Gebrauch von Geräten 650V auf der Plattform 400V ist. Der Wettbewerb auf diesem Gebiet bezieht mehrfache Faktoren wie Schaltfrequenz, Energieverlust, Chipkosten, Systemkosten und Zuverlässigkeit mit ein. Jedoch mit der Förderung der Technologie, die Plattform wird verbessert möglicherweise zu 800V, das den Gebrauch von Geräten 1200V oder 1700V erfordert, das bereits ein Vorteilsbereich für sic und Ga2O3 ist. In diesem Wettbewerb haben Starts die Gelegenheit, Szenariobewusstsein, vorgeschriebenes System des Fahrzeugs und Kundenmentalität durch ausführliche Kommunikation mit den Kunden herzustellen und legen einen festen Grundstein für die Anwendung von Invertern zu den Automobilunternehmenskunden.
Gesamt, hat Galliumoxid großes Potenzial auf dem Gebiet von Starkstromgeräten und kann mit Materialien wie sic und GaN auf den mehrfachen Gebieten konkurrieren, zum des Bedarfs der leistungsstarken Anwendungen wie hohe Leistungsfähigkeit, niedriger Energieverbrauch, Hochfrequenz und hohe Temperatur zu erfüllen. Jedoch nimmt das Durchdringen von neuen Materialien in den Anwendungen wie Invertern und Ladegeräten Zeit und erfordert ständige Weiterentwicklung von den passenden Spezifikationen für spezifische Anwendungen und allmählich fördert sie zum Markt.
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