A neutralidade de carbono refere-se por meio de arborização, economia de energia e redução de emissões, etc., para compensar as emissões de dióxido de carbono ou gases de efeito estufa geradas por ela mesma, para obter compensação positiva e negativa, para atingir relativamente “emissões zero”. Somente reduzindo o consumo de energia as emissões de carbono podem ser reduzidas, e os semicondutores de banda larga representados pelo carbeto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN) estão desempenhando esse papel! Como fabricante de materiais semicondutores,PAM-XIAMEN sempre visa fornecer alto desempenhobolacha de SiC e wafer GaNpara suas soluções neutras em carbono.
1. Wafers SiC e GaN iniciam aplicações em larga escala
A neutralidade carbônica desencadeou mudanças no sistema elétrico e na estrutura industrial, que não só promoveram o desenvolvimento de indústrias emergentes, como veículos de nova energia, mas também propuseram indicadores de maior eficiência energética para cenários de alto consumo de energia, como data centers, e promoveram a transformação inteligente de campos tradicionais como o trânsito ferroviário. Essas novas tendências abrirão mercados incrementais consideráveis para semicondutores SiC e GaN. Assim, há capacidade de expansão para wafers semicondutores de SiC e GaN na geração de energia, transmissão e transformação de energia e consumo de energia envolvidos na neutralidade de carbono. As áreas-chave incluem veículos elétricos, pilhas de carregamento, conversão de energia fotovoltaica e eólica e carregadores de produtos eletrônicos.
Aplicativos SiC e GaN
1.1 Em termos de material SiC
A redução das emissões de carbono na indústria automotiva é uma parte importante para alcançar a neutralidade de carbono. Novos veículos de energia com efeitos óbvios de redução de carbono darão início a um espaço de aplicação mais amplo. Os materiais semicondutores SiC podem fornecer controladores de motor com maior taxa de conversão de energia, menor volume e peso mais leve para veículos de nova energia, reduzindo assim o peso de todo o veículo e reduzindo o consumo de energia.
Depois que a Tesla foi pioneira, mais e mais empresas automobilísticas estão equipadas ou planejam usar módulos de carboneto de silício em modelos elétricos. A Yole prevê que, até 2025, o tamanho do mercado de carboneto de silício no campo de novos veículos de energia e pilhas de carregamento atingirá US$ 1,778 bilhão, representando cerca de 70% do tamanho total do mercado de carboneto de silício.
O trânsito ferroviário está passando do controle do freio mecânico para o controle digital, e o carboneto de silício pode fornecer dispositivos de núcleo eletrônico mais estáveis e controláveis para o trânsito ferroviário. Dispositivos de alimentação de carbeto de silício têm sido aplicados e verificados em inversores de tração para trânsito ferroviário, e possuem amplo potencial de aplicação.
1.2 Em termos de material GaN
O surgimento de big data, serviços em nuvem e inteligência artificial impulsionou o crescimento contínuo da capacidade de processamento de data centers em todo o mundo, e o número de implantações de servidores aumentou proporcionalmente. De acordo com as estatísticas da IDC, as remessas globais de servidores atingirão 12,2 milhões de unidades em 2020. As fontes de alimentação de servidor baseadas em GaN podem contribuir com mais eficiência para as metas de economia de energia dos data centers. Por um lado, o GaN pode reduzir o consumo de energia e o consumo de calor das fontes de alimentação do servidor. Por outro lado, a produção de dispositivos GaN requer menos peças do que dispositivos de silício, o que pode reduzir as emissões de carbono necessárias para produzir peças. De acordo com dados relatados, o uso de nitreto de gálio pode economizar cerca de 1,9 bilhão de dólares americanos em contas de eletricidade para data centers globais a cada ano.
Os wafers GaN também são úteis para abordar o consumo de energia do consumidor. Atualmente, os fabricantes de telefones celulares lançaram o carregamento rápido GaN para fornecer aos consumidores uma experiência de carregamento mais rápida e eficiente, reduzindo o tamanho do carregador. Ao mesmo tempo, em cenários solares, os inversores solares baseados em GaN podem atingir um volume menor e até ser colocados em casa pelos consumidores, permitindo que os consumidores obtenham eletricidade ecológica e econômica, o que é útil para o objetivo de neutralidade de carbono .
2. Melhorando a tecnologia SiC, GaN e maturidade do produto para eficiência energética
Embora a perspectiva de aplicação de semicondutores de banda larga na conservação de energia e redução de emissões tenha sido reconhecida pela indústria, para realmente desempenhar um papel na estratégia “dual carbono”, é necessário continuar a melhorar os indicadores técnicos e a maturidade do produto. Alcançar a neutralidade de carbono de forma mais eficaz requer otimizar a eficiência energética e reduzir o consumo de energia. O carboneto de silício deve reduzir ainda mais a queda de tensão direta para reduzir as perdas. O nitreto de gálio precisa melhorar a estabilidade e a consistência do produto.
Especificamente, a tensão e a frequência são as chaves para a melhoria do desempenho e expansão da aplicação de semicondutores de banda larga. Tomando o GaN como exemplo, o aumento do limite superior de tensão expandirá o campo de aplicação do GaN. O aumento do limite superior de frequência acelerará a padronização e industrialização dos produtos GaN.
No futuro, a tensão do sistema de bateria dos veículos elétricos será aumentada dos atuais 400V para 800V, e a tensão dos dispositivos GaN será aumentada de 650V para 1200V, o que pode atender às necessidades dos veículos elétricos. Ao mesmo tempo, o aumento do limite superior da frequência de GaN promoverá a mudança da forma de alimentação, possibilitará a modularização e padronização da fonte de alimentação GaN, e realizará o aumento da capacidade de produção e a redução de custos, o que trará mais possibilidades para o desenvolvimento do GaN.
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