Como um dos fabricantes de semicondutores 5G, Xiamen Powerway Advanced Material Co., Ltd. pode oferecer materiais semicondutores compostos com vantagens únicas nas propriedades físicas, e o mercado de semicondutores compostos 5g de PAM-XIAMEN está crescendo. Os materiais semicondutores passaram por três estágios de desenvolvimento:
- o primeiro estágio são semicondutores do grupo IV representados por silício e germânio;
- o segundo estágio são semicondutores compostos do grupo III-V representados por GaAs e InP. Entre os semicondutores compostos do grupo III-V, o GaAs possui tecnologia madura e é usado principalmente em comunicações;
- o terceiro estágio é composto principalmente de materiais semicondutores com largo bandgap representado por SiC e GaN. O material de silício tem tecnologia madura e baixo custo, mas suas propriedades físicas limitam sua aplicação em optoeletrônica, dispositivos de alta frequência e alta potência e dispositivos resistentes a altas temperaturas.
1. Vantagens dos semicondutores compostos nas propriedades físicas
Resumindo, em comparação com o material de silício, os materiais semicondutores compostos têm vantagens exclusivas em características, como taxa de migração de elétrons, campo elétrico de quebra crítica e condutividade térmica.
Dominada pelo silício, a demanda por semicondutores compostos na radiofrequência, potência e etc. está aumentando rapidamente. Atualmente, mais de 95% dos chips e dispositivos globais usam silício como material de base. Devido à grande vantagem de custo dos materiais de silício, o silício ainda ocupará uma posição dominante no campo de vários dispositivos discretos e circuitos integrados no futuro. No entanto, as propriedades únicas de semicondutores compostos fazem com que tenham um desempenho melhor nas áreas de radiofrequência, optoeletrônica e dispositivos de energia.
2. Semicondutor compostoMateriais de fabricantes de semicondutores 5G
Os substratos semicondutores compostos desempenham um papel cada vez mais importante no 5thAplicativo de geração. A demanda de semicondutores 5G está crescendo com o desenvolvimento e atualização da tecnologia. Pegando a fabricação de semicondutores compostos GaAs e GaN, por exemplo, como segue: os fabricantes de chips semicondutores 5G geralmente escolhem arsenieto de gálio dominado na radiofrequência de telefones celulares sub-6G no futuro, e nitreto de gálio semicondutor composto (GaN) fará um grande progresso em 5G chips semicondutores e carregamento rápido do consumidor.
2.1 GaAs domina a frequência de rádio do telefone móvel 5G Sub-6G
Especificamente, o GaAs ocupa uma posição dominante em radiofrequência de telefones celulares 5G e optoeletrônica. GaAs é o semicondutor composto mais maduro. Ele tem uma maior velocidade de elétron saturado e mobilidade de elétrons, tornando-o adequado para aplicações de alta frequência; ele tem menos ruído durante a operação de alta frequência. Ao mesmo tempo, como o GaAs tem uma tensão de ruptura mais alta do que o Si, o processamento de semicondutores compostos de arseneto de gálio é mais adequado para aplicações de alta potência.
Por todas essas características, na era 5G do sub-6G, o arseneto de gálio será o principal material para dispositivos de radiofrequência de telefones celulares em amplificadores de potência e comutadores de radiofrequência. Além disso, GaAs é o material de lacuna de energia direta, portanto, dispositivos optoeletrônicos, como lasers VCSEL, podem ser feitos. Impulsionados por aplicativos, como módulos ópticos de data center, sensoriamento 3D VCSEL frontal de telefone móvel e LiDAR Lidar traseiro, os dispositivos optoeletrônicos são outro fator importante para o crescimento do semicondutor de arseneto de gálio em 5G.
2.2 Grande Desenvolvimento de GaN em Macro 5G Estação Base de Rádio Frequência PA
Comparado com os materiais semicondutores de Si e GaAs, GaN e SiC são wafers semicondutores compostos de amplo bandgap, que têm as características de alta intensidade de campo elétrico de quebra, alta velocidade de deriva de elétrons saturados, alta condutividade térmica e baixa constante dielétrica. As características de baixa perda e alta frequência de chaveamento são adequadas para a fabricação de dispositivos eletrônicos de alta frequência, alta potência, pequeno volume e alta densidade.
O material GaN dos fabricantes de semicondutores 5G é direcionado para o campo de dispositivos de micro-ondas, alta frequência e baixa potência (menos de 1000 V) e lasers. Em comparação com LDMOS de silício (tecnologia de semicondutor de óxido de metal difundido duplo lateral) e soluções de GaAs, os dispositivos de GaN podem fornecer maior potência e largura de banda. Os chips GaN darão um salto em densidade de energia e embalagem a cada ano e podem ser mais bem adaptados à tecnologia Massive MIMO. A epitaxia semicondutora composta de GaN HEMT (High Electron Mobility Field Effect Transistor) tornou-se uma tecnologia importante para amplificadores de potência de estação base macro 5G.
At present, the compound semiconductor epitaxial wafer – GaN on macro base stations mainly uses SiC substrates (GaN on SiC). Because the silicon carbide is used as substrate, and GaN offered by PAM-XIAMEN has small lattice mismatch rate, thermal mismatch rate and high thermal conductivity. The high-quality GaN epitaxial layer can be easier to grow, meeting the high-power applications of 5G macro base stations.
O mercado de carregamento rápido para eletrônicos de consumo é outro campo de GaN em rápido crescimento. Comparado com dispositivos de energia baseados em silício, GaN pode reduzir muito o tamanho dos carregadores de telefones celulares. O carregamento rápido de produtos eletrônicos de consumo usa principalmente substratos à base de silício (SiC em Si).
Embora seja difícil cultivar uma camada epitaxial de GaN de alta qualidade em um substrato de silício, o custo é muito menor do que o do substrato de SiC. Enquanto isso, ele pode atender aos pequenos requisitos de energia, por exemplo, carregamento de telefones celulares. Com os fabricantes de Android e outros fabricantes de suporte lançando sucessivamente produtos relacionados, os fabricantes de semicondutores 5G passam a produzir wafers de GaN para produtos eletrônicos de consumo. No campo da optoeletrônica, devido às propriedades únicas de gap largo e excitação azul, GaN tem vantagens competitivas óbvias em LEDs de alto brilho, lasers e outras aplicações.
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