Wide-Bandgap-Halbleiter helfen, „CO2-Neutralität“ zu erreichen

Wide-Bandgap-Halbleiter helfen, „CO2-Neutralität“ zu erreichen

Klimaneutralität bezieht sich darauf, durch Aufforstung, Energieeinsparung und Emissionsreduzierung usw. die selbst erzeugten Kohlendioxid- oder Treibhausgasemissionen auszugleichen, einen positiven und negativen Ausgleich zu erreichen, um relativ „Null-Emissionen“ zu erreichen. Nur durch die Reduzierung des Energieverbrauchs können Kohlenstoffemissionen reduziert werden, und die Halbleiter mit großer Bandlücke, repräsentiert durch Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN), spielen diese Rolle! Als Hersteller von HalbleitermaterialienPAM-XIAMEN ist stets bestrebt, Höchstleistungen zu erbringenSiC-Wafer und GaN-Waferfür Ihre klimaneutralen Lösungen.

1. SiC- und GaN-Wafer beginnen mit großflächigen Anwendungen

Die CO2-Neutralität hat Veränderungen im Energiesystem und in der Industriestruktur ausgelöst, die nicht nur die Entwicklung aufstrebender Industrien wie New Energy Vehicles förderten, sondern auch höhere Energieeffizienzindikatoren für Szenarien mit hohem Energieverbrauch wie Rechenzentren vorschlugen und förderten intelligente Transformation traditioneller Bereiche wie dem Schienenverkehr. Diese neuen Trends werden beträchtliche zusätzliche Märkte für SiC- und GaN-Halbleiter eröffnen. Es gibt also Ausbaukapazitäten für SiC- und GaN-Halbleiterwafer in den Bereichen Stromerzeugung, Stromübertragung und -umwandlung sowie Stromverbrauch im Sinne der Klimaneutralität. Zu den Schlüsselbereichen gehören Elektrofahrzeuge, Ladesäulen, Photovoltaik- und Windkraftumwandlung sowie Ladegeräte für elektronische Produkte.

SiC- und GaN-Anwendungen

SiC- und GaN-Anwendungen

1.1 In Bezug auf SiC-Material

Die Reduzierung der CO2-Emissionen in der Automobilindustrie ist ein wichtiger Bestandteil der Erreichung der CO2-Neutralität. Neue Energiefahrzeuge mit offensichtlichen CO2-Reduktionseffekten werden einen breiteren Anwendungsbereich einleiten. SiC-Halbleitermaterialien können Motorsteuerungen mit höherer Energieumwandlungsrate, kleinerem Volumen und geringerem Gewicht für neue Energiefahrzeuge bereitstellen, wodurch das Gewicht des gesamten Fahrzeugs und der Energieverbrauch reduziert werden.

Nachdem Tesla Pionierarbeit geleistet hat, werden immer mehr Autohersteller mit Siliziumkarbid-Modulen in Elektromodellen ausgestattet oder planen deren Verwendung. Yole prognostiziert, dass bis 2025 die Marktgröße für Siliziumkarbid im Bereich der neuen Energiefahrzeuge und Ladesäulen 1,778 Milliarden US-Dollar erreichen wird, was etwa 70 % der gesamten Marktgröße für Siliziumkarbid ausmachen wird.

Der Schienenverkehr bewegt sich von der mechanischen Bremssteuerung zur digitalen Steuerung, und Siliziumkarbid kann stabilere und steuerbare elektronische Kerngeräte für den Schienenverkehr bereitstellen. Siliziumkarbid-Leistungsbauelemente wurden in Traktionsumrichtern für den Schienenverkehr eingesetzt und verifiziert und haben ein breites Anwendungspotenzial.

1.2 In Bezug auf GaN-Material

Das Aufkommen von Big Data, Cloud-Diensten und künstlicher Intelligenz hat das kontinuierliche Wachstum der Verarbeitungskapazität von Rechenzentren auf der ganzen Welt vorangetrieben, und die Anzahl der Serverbereitstellungen hat entsprechend zugenommen. Laut IDC-Statistiken werden die weltweiten Serverlieferungen im Jahr 2020 12,2 Millionen Einheiten erreichen. GaN-basierte Server-Netzteile können effizienter zu den Energiesparzielen von Rechenzentren beitragen. Einerseits kann GaN den Stromverbrauch und die Wärmeaufnahme von Servernetzteilen reduzieren. Andererseits erfordert die Herstellung von GaN-Geräten weniger Teile als Siliziumgeräte, was die für die Herstellung von Teilen erforderlichen Kohlenstoffemissionen reduzieren kann. Laut den gemeldeten Daten können durch die Verwendung von Galliumnitrid jedes Jahr etwa 1,9 Milliarden US-Dollar an Stromrechnungen für globale Rechenzentren eingespart werden.

GaN-Wafer sind auch nützlich, um sich dem Verbraucherstromverbrauch anzunähern. Derzeit haben Mobiltelefonhersteller GaN-Schnellladung eingeführt, um den Verbrauchern ein schnelleres und effizienteres Ladeerlebnis zu bieten und gleichzeitig die Größe des Ladegeräts zu reduzieren. Gleichzeitig können GaN-basierte Solarwechselrichter in Solarszenarien ein geringeres Volumen erreichen und sogar von Verbrauchern zu Hause aufgestellt werden, wodurch Verbraucher umweltfreundlichen und kostengünstigen Strom erhalten, was für das Ziel der Klimaneutralität hilfreich ist .

2. Verbesserung der SiC-, GaN-Technologie und Produktreife für Energieeffizienz

Obwohl die Anwendungsaussicht von Halbleitern mit breiter Bandlücke bei der Energieeinsparung und Emissionsreduzierung von der Industrie erkannt wurde, ist es notwendig, die technischen Indikatoren und die Produktreife weiter zu verbessern, um wirklich eine Rolle in der „Dual Carbon“-Strategie zu spielen. Um CO2-Neutralität effektiver zu erreichen, müssen die Energieeffizienz optimiert und der Energieverbrauch gesenkt werden. Siliziumkarbid sollte den Vorwärtsspannungsabfall weiter reduzieren, um Verluste zu reduzieren. Galliumnitrid muss die Produktstabilität und -konsistenz verbessern.

Insbesondere sind Spannung und Frequenz die Schlüssel zur Leistungssteigerung und Anwendungserweiterung von Halbleitern mit breiter Bandlücke. Am Beispiel von GaN wird die Erhöhung der oberen Spannungsgrenze das Anwendungsgebiet von GaN erweitern. Die Anhebung der oberen Frequenzgrenze wird die Standardisierung und Industrialisierung von GaN-Produkten beschleunigen.

In Zukunft wird die Spannung des Batteriesystems von Elektrofahrzeugen von derzeit 400 V auf 800 V und die Spannung von GaN-Geräten von 650 V auf 1200 V erhöht, was den Anforderungen von Elektrofahrzeugen gerecht werden kann. Gleichzeitig wird die Erhöhung der Obergrenze der Frequenz von GaN die Änderung der Stromversorgungsform fördern, die Modularisierung und Standardisierung der GaN-Stromversorgung ermöglichen und die Erhöhung der Produktionskapazität und die Reduzierung der Kosten realisieren. was mehr Möglichkeiten für die Entwicklung von GaN bringen wird.

Powerwaywafer

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