சிலிக்கான், சிலிக்கான் கார்பைடு மற்றும் காலியம் நைட்ரைடு

பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் டிஜிட்டல் தயாரிப்புகள் மற்றும் உயர்-தொழில்நுட்ப மின்சார வாகனங்கள், 5G அடிப்படை நிலையம் ஆகியவற்றின் பின்னால், 3 முக்கிய குறைக்கடத்தி பொருட்கள் உள்ளன: சிலிக்கான், சிலிக்கான் கார்பைடு மற்றும் கேலியம் நைட்ரைடு ஆகியவை தொழில்துறையை இயக்குகின்றன. அவர்கள் ஒருவருக்கொருவர் மாற்று அல்ல, அவர்கள் ஒரு குழுவில் வல்லுநர்கள் மற்றும் வெவ்வேறு போர்க்களங்களில் ஈடுசெய்ய முடியாத முயற்சியைக் கொண்டுள்ளனர். இவர்களின் உழைப்புப் பிரிவினையைப் புரிந்துகொண்டால், நவீன மின்னணுவியல் துறையின் வளர்ச்சி மரத்தைப் பார்க்கலாம்.

1.சிலிக்கான்: ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளின் அடிப்படைக் கல்

சிலிக்கான் சந்தேகத்திற்கு இடமின்றி செமிகண்டக்டரின் ராஜாவாகும், மிகவும் ஒருங்கிணைந்த மற்றும் சிக்கலான கணினியின் அனைத்து துறையையும் ஆளுகிறது. கணினி CPU, மொபைல் SoC, கிராபிக்ஸ் செயலிகள், நினைவகம், ஃபிளாஷ் நினைவகம் மற்றும் பல்வேறு மைக்ரோகண்ட்ரோலர்கள் மற்றும் டிஜிட்டல் லாஜிக் சில்லுகள், கிட்டத்தட்ட அனைத்தும் சிலிக்கான் அடித்தளத்தில் கட்டமைக்கப்பட்டுள்ளன.

ஏன் சிலிக்கான் இந்த துறையில் ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது

1) சிறந்த ஒருங்கிணைந்த பட்டம்

சிலிக்கான் சிறந்த பொருள் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, இது வெப்ப ஆக்சிஜனேற்ற செயல்முறை மூலம் மேற்பரப்பில் ஒரு சரியான SiO2 இன்சுலேடிங் படமாக வளர்க்கப்படலாம். இந்த சொத்து CMOS டிரான்சிஸ்டரை உருவாக்க அடிப்படையாக உள்ளது, ஒரு சிறிய துண்டு சிப்பில் பில்லியன் கணக்கான பத்து பில்லியன் டிரான்சிஸ்டர்களை ஒருங்கிணைத்து, தீவிர சிக்கலான லாஜிஸ்டிக் செயல்பாடுகளை அடைகிறது.

2) முதிர்ந்த செயல்முறை மற்றும் குறைந்த செலவு

அரை நூற்றாண்டுக்கும் மேலான வளர்ச்சியின் மூலம், சிலிக்கான் செயல்முறை முழு மனித தொழில் நாகரிகத்தின் விளைவாகும். சுத்திகரிப்பு, படிக இழுத்தல், ஃபோட்டோலித்தோகிராபி, பொறித்தல் வரை, இது ஒரு முதிர்ந்த மற்றும் பெரிய தொழில் சங்கிலிகளை உருவாக்கி, வியக்கத்தக்க அளவு மற்றும் மிகக் குறைந்த விலையில் உயர்தர படிகத்தை உருவாக்குகிறது.

3) நல்ல சமநிலை

கடத்துத்திறன், மாறுதல் வேகம், உற்பத்தி செலவு மற்றும் வெப்ப செயல்திறன் ஆகியவற்றுக்கு இடையே சிலிக்கான் சிறந்த சமநிலையை அடைகிறது. தீவிர செயல்திறனில் அதன் அப்ஸ்டார்ட் மெட்டீரியலின் செயல்திறனுடன் இது பொருந்தவில்லை என்றாலும், சிக்கலான டிஜிட்டல் சிக்னல்கள் மற்றும் லாஜிக் செயல்பாடுகளை கையாளுவதற்கு இது மிகவும் போதுமானது மற்றும் மிகவும் சிக்கனமான தேர்வாகும்.

2.சிலிக்கான் கார்பைடு: உயர் மின்னழுத்த போர்க்களத்தில் பவர் கார்டியன்ஸ்

SiC என்பது உயர்-வோல்ட், உயர்-பவர் துறையில் புரட்சி பொருள். இது முக்கியமாக சக்தியை மாற்றுவதற்கும் கட்டுப்படுத்துவதற்கும் "சக்தி சாதனங்களில்" பயன்படுத்தப்படுகிறது. புதிய ஆற்றல் வாகனங்களில் மெயின் டிரைவ் இன்வெர்ட்டர், ஆன்-போர்டு சார்ஜர், டிசி-டிசி கன்வெர்ட்டர் போன்றவை; ஸ்மார்ட் கிரிட் மாற்றி நிலையங்கள், தொழில்துறை மோட்டார் டிரைவ்கள் மற்றும் தொழில்துறை மற்றும் மின் கட்டங்களில் ரயில் போக்குவரத்து; புதிய ஆற்றல் மின் உற்பத்தித் துறையில் ஒளிமின்னழுத்த இன்வெர்ட்டர்கள் மற்றும் காற்றாலை மின் மாற்றிகள்.

உயர் மின்னழுத்த பயன்பாடுகளுக்கு SiC ஏன் பொருத்தமானது

1)அதிக உயர் முறிவு மின்சார புல வலிமை

SiC இன் முறிவு மின்சார புல வலிமை சிலிக்கானை விட 10 மடங்கு அதிகமாகும். சாதனத்தின் எதிர்ப்பைக் குறைக்க, அதே மின்னழுத்தத்தைத் தாங்கும் சாதனத்தை உருவாக்குவது, SiC இன் எபிடாக்சியல் அடுக்கு மெல்லியதாக இருக்கலாம், ஊக்கமருந்து செறிவு அதிகமாக இருக்கலாம். மின்தடை குறையும் போது, ​​கடத்தும் போது ஆற்றல் இழப்பு மற்றும் வெப்ப உருவாக்கம் கணிசமாக குறைக்கப்படும்.

2) நல்ல வெப்ப கடத்துத்திறன்

SiC இன் வெப்ப கடத்துத்திறன் சிலிக்கானை விட 3 மடங்கு அதிகம். அதிக சக்தி பயன்பாட்டில், வெப்பமாக்கல் "மேல் கொலையாளி" ஆகும். SiC சாதனம் அதிக சக்தி அடர்த்தியின் கீழ் கணினியின் நிலையான வேலையை அனுமதிக்க, அல்லது வெப்பச் சிதறல் அமைப்பை எளிதாக்க, வெப்பத்தையே விரைவாக வெளியேற்ற முடியும்.

3) அதிக வெப்பநிலை வேலை திறன்

சிலிக்கான் சாதனத்தின் வேலை வெப்பநிலை பொதுவாக 175°Cக்குக் குறைவாக இருக்கும், அதேசமயம் SiC சாதனம் 200°Cக்கு மேல் வேலை செய்யும். கார் எஞ்சினுக்கு அருகில் அமைந்துள்ள மின்னணு அமைப்புகள் போன்ற அதிக வெப்பநிலை மற்றும் கடுமையான சூழல்களில் இது மிகவும் நம்பகமானதாக அமைகிறது.

3.காலியம் நைட்ரைடு: உயர் அதிர்வெண் பாதையில் வேக முன்னோடி

GaN இன் முக்கிய நன்மை உயர் அதிர்வெண்ணில் உள்ளது. இது இரண்டு துறைகளில் பிரகாசிக்கிறது:

உயர் அதிர்வெண் ஆற்றல் மின்னணுவியல் (வேகமான சார்ஜிங்): தற்போது மிகவும் பரவலான பயன்பாடு, சிறிய மற்றும் அதிக திறன் கொண்ட GaN வேகமான சார்ஜர்களைப் பயன்படுத்த உதவுகிறது.

RF முன்-இறுதி: 5G தகவல்தொடர்பு அடிப்படை நிலையங்களில் பவர் பெருக்கிகள் மற்றும் பாதுகாப்பு துறையில் ரேடார் அமைப்புகள்.

ஏன் GaN உயர் அதிர்வெண் செயல்திறனின் ராஜா

1)மிக அதிக எலக்ட்ரான் செறிவூட்டல் சறுக்கல் வேகம்: GaN பொருட்களில் எலக்ட்ரான்கள் மிக வேகமாக நகரும், அதாவது டிரான்சிஸ்டர்கள் மிக அதிக மாறுதல் வேகத்தை அடைய முடியும். பவர் சப்ளைகளை மாற்றுவதற்கு, அதிக மாறுதல் அதிர்வெண்கள் சிறிய மற்றும் இலகுவான மின்தேக்கிகள் மற்றும் தூண்டிகளைப் பயன்படுத்த அனுமதிக்கின்றன, இதனால் சார்ஜர் மினியேட்டரைசேஷன் செயல்படுத்தப்படுகிறது.

2)உயர் எலக்ட்ரான் மொபிலிட்டி டிரான்சிஸ்டர் (HEMT): முந்தைய கட்டுரையில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி, GaN-AlGaN ஹீட்டோரோஜங்ஷன் இடைமுகம் தானாகவே இரு பரிமாண எலக்ட்ரான் வாயுவை (2DEG) உருவாக்க முடியும், மிக அதிக எலக்ட்ரான் செறிவு மற்றும் இயக்கம், இதன் விளைவாக மிகக் குறைந்த எதிர்ப்பை உருவாக்குகிறது. இது GaN சாதனங்களுக்கு குறைந்த கடத்தல் இழப்பு மற்றும் அதிவேக மாறுதலின் போது குறைந்த மாறுதல் இழப்பு ஆகியவற்றின் இரட்டை நன்மைகளை வழங்குகிறது.

3)அகலமான பேண்ட்கேப்: சிலிக்கான் கார்பைடைப் போலவே, GaN ஆனது ஒரு பரந்த பேண்ட்கேப்பைக் கொண்டுள்ளது, இது அதிக வெப்பநிலை மற்றும் உயர் மின்னழுத்தங்களை எதிர்க்கும் மற்றும் சிலிக்கானை விட வலிமையானது.