Ngành công nghiệp tấm bán dẫn toàn cầu đang trải qua một cuộc cách mạng vật liệu then chốt, với chất nền có dải thông rộng (WBG) dần nổi lên như một động cơ tăng trưởng cốt lõi bổ sung và thay thế các tấm bán dẫn dựa trên silicon truyền thống. Trong khi các tấm silicon thông thường từ lâu đã thống trị hoạt động sản xuất chip nhớ và logic chính thống, thì giới hạn hiệu suất vật lý của chúng trong các tình huống điện áp cao, tần số cao và nhiệt độ cao đã hạn chế sự lặp lại của các hệ thống điện tử công suất tiên tiến. Sự trưởng thành nhanh chóng của công nghệ sản xuất tấm bán dẫn silicon cacbua (SiC) và gali nitride (GaN) đang phá vỡ những trở ngại về hiệu suất này, tái cấu trúc bối cảnh cạnh tranh của thị trường chất nền bán dẫn toàn cầu.
Các tấm wafer có dải thông rộng SiC và GaN mang lại những lợi thế vô song trong các tình huống ứng dụng thiết bị điện. Với độ rộng vùng cấm rộng hơn, cường độ trường đánh thủng cao hơn và độ dẫn nhiệt vượt trội so với vật liệu silicon truyền thống, tấm wafer WBG hỗ trợ hoạt động ổn định của các thiết bị bán dẫn trong điều kiện làm việc khắc nghiệt. Các thiết bị được chế tạo trên nền SiC tiên tiến đạt được tổn thất chuyển mạch thấp hơn đáng kể và hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn, khiến chúng trở thành vật liệu cốt lõi lý tưởng cho nền tảng điện ô tô điện áp cao, hệ thống chuyển đổi năng lượng tái tạo và thiết bị điện tần số cao công nghiệp. Trong khi đó, tấm wafer GaN vượt trội trong các tình huống tần số cực cao, cung cấp nền tảng hỗ trợ đáng tin cậy cho hệ thống sạc nhanh, nguồn điện trung tâm dữ liệu và thiết bị liên lạc tần số vô tuyến.
Các nhà sản xuất tấm bán dẫn toàn cầu đang đẩy nhanh quá trình sản xuất hàng loạt tấm bán dẫn WBG cỡ lớn và tối ưu hóa năng suất. Việc sản xuất wafer dải rộng ở giai đoạn đầu bị giới hạn ở các thông số kỹ thuật có đường kính nhỏ, kèm theo mật độ khuyết tật cao, năng suất thấp và chi phí sản xuất cao, cản trở sự thâm nhập công nghiệp quy mô lớn. Nâng cấp công nghiệp hiện nay tập trung vào việc mở rộng dây chuyền sản xuất wafer SiC và GaN cỡ lớn 8 inch và 12 inch, tối ưu hóa quá trình phát triển tinh thể và công nghệ đánh bóng bề mặt để giảm thiểu các khuyết tật của vi ống và sự lệch mạng tinh thể. Hệ thống kiểm soát quy trình tiên tiến nâng cao tính đồng nhất của độ dày tấm bán dẫn và độ phẳng bề mặt giữa các lô, cải thiện hiệu quả năng suất thiết bị hoàn thiện và giảm chi phí sản xuất đơn vị.
Nhu cầu thị trường từ các lĩnh vực năng lượng xanh và xe điện ở hạ nguồn thúc đẩy quá trình mở rộng công nghiệp nhanh chóng. Khi ngành công nghiệp xe năng lượng mới trên toàn cầu phổ biến kiến trúc điện cao áp và hệ thống phát điện bằng năng lượng tái tạo theo đuổi hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn, nhu cầu thị trường về các thiết bị điện WBG hiệu suất cao tiếp tục tăng. Nhu cầu hạ nguồn mạnh mẽ này thúc đẩy các nhà cung cấp tấm bán dẫn mở rộng năng lực sản xuất và tăng cường nghiên cứu và phát triển vật liệu tùy chỉnh. Khác với các tấm silicon được tiêu chuẩn hóa, các tấm wafer có dải thông rộng yêu cầu điều chỉnh công thức vật liệu mục tiêu và tối ưu hóa quy trình theo mức điện áp đầu cuối và tần số ứng dụng, tạo thành mô hình phát triển tùy chỉnh mới cho ngành công nghiệp tấm bán dẫn.
Các nhà phân tích trong ngành chỉ ra rằng lĩnh vực wafer bán dẫn đang chuyển từ thời kỳ thống trị bằng silicon sang mô hình cùng tồn tại vật liệu đa dạng. Tấm silicon truyền thống sẽ duy trì nhu cầu ổn định trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng và chip logic nói chung, trong khi tấm wafer có dải thông rộng sẽ trở thành hướng tăng trưởng quan trọng cho tăng trưởng công nghiệp. Các doanh nghiệp nắm vững công nghệ tăng trưởng tinh thể WBG cốt lõi, sản xuất tấm bán dẫn cỡ lớn và công nghệ sản xuất hàng loạt năng suất cao sẽ đạt được lợi thế cạnh tranh lâu dài. Những đột phá liên tục trong công nghệ wafer băng thông rộng sẽ tiếp thêm sức mạnh cho việc nâng cấp thiết bị bán dẫn tiết kiệm năng lượng toàn cầu và đẩy nhanh quá trình chuyển đổi carbon thấp của ngành sản xuất điện tử. Các thành phần quang học, Prism, wafer, ZBK
ALIGHT-PHOTONICS