يشير مصطلح الحياد الكربوني إلى التشجير وتوفير الطاقة وخفض الانبعاثات ، وما إلى ذلك ، لتعويض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون أو غازات الاحتباس الحراري الناتجة عن نفسها ، لتحقيق تعويض إيجابي وسلبي ، لتحقيق "انبعاثات صفرية" نسبيًا. فقط من خلال تقليل استهلاك الطاقة يمكن تقليل انبعاثات الكربون ، وتلعب أشباه الموصلات ذات فجوة النطاق العريضة التي يمثلها كربيد السيليكون (SiC) ونتريد الغاليوم (GaN) هذا الدور! كشركة مصنعة لمواد أشباه الموصلات ،تهدف PAM-XIAMEN دائمًا إلى توفير أداء عالٍرقاقة SiC و رقاقة GaNلحلولك الكربونية المحايدة.
1. تبدأ رقائق SiC و GaN في التطبيقات واسعة النطاق
أدى حياد الكربون إلى إحداث تغييرات في نظام الطاقة والهيكل الصناعي ، والتي لم تعزز فقط تطوير الصناعات الناشئة مثل مركبات الطاقة الجديدة ، ولكنها اقترحت أيضًا مؤشرات أعلى لكفاءة الطاقة للسيناريوهات عالية الاستهلاك للطاقة مثل مراكز البيانات ، وتعزيز التحول الذكي للمجالات التقليدية مثل النقل بالسكك الحديدية. ستفتح هذه الاتجاهات الجديدة أسواقًا إضافية كبيرة لأشباه الموصلات SiC و GaN. لذلك هناك قدرة توسعية لرقائق SiC و GaN لأشباه الموصلات في توليد الطاقة ونقلها وتحويلها واستهلاك الطاقة المتضمن في حياد الكربون. تشمل المجالات الرئيسية السيارات الكهربائية وأكوام الشحن وتحويل الطاقة الكهروضوئية وطاقة الرياح وشواحن المنتجات الإلكترونية.
تطبيقات SiC و GaN
1.1 من حيث مادة SiC
يعد تقليل انبعاثات الكربون في صناعة السيارات جزءًا مهمًا من تحقيق الكربون المحايد. مركبات الطاقة الجديدة ذات التأثيرات الواضحة لخفض الكربون ستدخل حيز تطبيق أوسع. يمكن أن توفر مواد أشباه الموصلات المصنوعة من SiC أجهزة التحكم في المحرك بمعدل تحويل أعلى للطاقة وحجم أصغر ووزن أخف لمركبات الطاقة الجديدة ، وبالتالي تقليل وزن السيارة بأكملها وتقليل استهلاك الطاقة.
بعد أن أصبحت شركة Tesla رائدة ، تم تجهيز المزيد والمزيد من شركات السيارات أو تخطط لاستخدام وحدات كربيد السيليكون في النماذج الكهربائية. تتوقع Yole أنه بحلول عام 2025 ، سيصل حجم سوق كربيد السيليكون في مجال مركبات الطاقة الجديدة وأكوام الشحن إلى 1.778 مليار دولار أمريكي ، وهو ما يمثل حوالي 70 ٪ من إجمالي حجم سوق كربيد السيليكون.
ينتقل النقل بالسكك الحديدية من التحكم الميكانيكي بالفرامل إلى التحكم الرقمي ، ويمكن أن يوفر كربيد السيليكون أجهزة أساسية إلكترونية أكثر استقرارًا ويمكن التحكم فيها لعبور السكك الحديدية. تم تطبيق أجهزة طاقة كربيد السيليكون والتحقق منها في محولات الجر لنقل السكك الحديدية ، ولديها إمكانات تطبيق واسعة.
1.2 من حيث مادة الجاليوم
أدى ظهور البيانات الضخمة والخدمات السحابية والذكاء الاصطناعي إلى النمو المستمر في قدرة المعالجة لمراكز البيانات حول العالم ، وزاد عدد عمليات نشر الخادم وفقًا لذلك. وفقًا لإحصاءات IDC ، ستصل شحنات الخوادم العالمية إلى 12.2 مليون وحدة في عام 2020. يمكن أن تساهم مصادر طاقة الخوادم القائمة على GaN بشكل أكثر كفاءة في أهداف توفير الطاقة لمراكز البيانات. من ناحية أخرى ، يمكن أن يقلل GaN من استهلاك الطاقة واستهلاك الحرارة لمصادر طاقة الخادم. من ناحية أخرى ، يتطلب إنتاج أجهزة GaN أجزاء أقل من أجهزة السيليكون ، والتي يمكن أن تقلل من انبعاثات الكربون المطلوبة لإنتاج الأجزاء. وفقًا للبيانات الواردة ، يمكن أن يوفر استخدام نيتريد الغاليوم حوالي 1.9 مليار دولار أمريكي من فواتير الكهرباء لمراكز البيانات العالمية كل عام.
رقاقات GaN مفيدة أيضًا في التعامل مع استهلاك طاقة المستهلك. في الوقت الحالي ، أطلق مصنعو الهواتف المحمولة نظام الشحن السريع GaN لتزويد المستهلكين بتجربة شحن أسرع وأكثر كفاءة مع تقليل حجم الشاحن. في الوقت نفسه ، في سيناريوهات الطاقة الشمسية ، يمكن لعواكس الطاقة الشمسية القائمة على الجاليوم تحقيق حجم أصغر وحتى وضعها في المنزل من قبل المستهلكين ، مما يسمح للمستهلكين بالحصول على كهرباء صديقة للبيئة وفعالة من حيث التكلفة ، وهو أمر مفيد لتحقيق هدف حيادية الكربون .
2. تحسين SiC و GaN Technology ونضج المنتج لتحقيق كفاءة في استخدام الطاقة
على الرغم من أن احتمالية تطبيق أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة الواسعة في الحفاظ على الطاقة وتقليل الانبعاثات قد تم الاعتراف بها من قبل الصناعة ، من أجل لعب دور حقيقي في استراتيجية "الكربون المزدوج" ، فمن الضروري الاستمرار في تحسين المؤشرات الفنية ونضج المنتج. يتطلب تحقيق الحياد الكربوني بشكل أكثر فعالية تحسين كفاءة الطاقة وتقليل استهلاك الطاقة. يجب أن يقلل كربيد السيليكون من انخفاض الجهد الأمامي لتقليل الخسائر. يحتاج نيتريد الغاليوم إلى تحسين استقرار المنتج واتساقه.
على وجه التحديد ، الجهد والتردد هما مفتاح تحسين الأداء وتوسيع تطبيق أشباه الموصلات ذات فجوة الحزمة الواسعة. بأخذ GaN كمثال ، فإن الزيادة في حد الجهد الأعلى ستوسع مجال تطبيق GaN. ستؤدي الزيادة في حد التردد الأعلى إلى تسريع توحيد وتصنيع منتجات GaN.
في المستقبل ، سيتم زيادة جهد نظام بطاريات السيارات الكهربائية من 400 فولت إلى 800 فولت الحالي ، وسيتم زيادة جهد أجهزة الجاليوم من 650 فولت إلى 1200 فولت ، وهو ما يمكن أن يلبي احتياجات السيارات الكهربائية. في الوقت نفسه ، فإن الزيادة في الحد الأعلى لتردد GaN ستعزز تغيير شكل مصدر الطاقة ، وتجعل التوحيد القياسي والتوحيد القياسي لمصدر طاقة GaN ممكنًا ، وتحقيق زيادة القدرة الإنتاجية وخفض التكلفة ، مما سيجلب المزيد من الاحتمالات لتطوير الجاليوم.
لمزيد من المعلومات ، يرجى الاتصال بنا على البريد الإلكتروني على victorchan@powerwaywafer.com و powerwaymaterial@gmail.com.