Компания Onsemi, производитель микросхем из США, представила новую технологию полупроводниковых материалов, которая, по их словам, способна работать при значительно более высоких напряжениях и токах по сравнению с традиционными материалами, а также занимает меньшую площадь. Фирма из Аризоны продемонстрировала линейку своих вертикальных полупроводников с использованием нитрида галлия (GaN), которые способны обрабатывать 1,200 вольт при форм-факторе, в три раза меньшем, чем у современных устройств.
Onsemi утверждает, что их устройства vGaN, используемые в высококлассных системах, могут сократить потери почти на 50% благодаря своей способности переключать высокие токи на высокой частоте. Производитель рассматривает свои чипы как способ повышения эффективности центров обработки данных ИИ, с потенциальной возможностью уменьшения количества компонентов при увеличении плотности мощности для преобразователей, используемых в вычислительных системах ИИ.
Кроме цифровой инфраструктуры, Onsemi также нацеливается на использование своих устройств vGaN для обеспечения более быстрого двунаправленного питания в аккумуляторных преобразователях и микросетях, а также для улучшения работы с высокими напряжениями в инверторах для установок с использованием возобновляемых источников энергии.
"По мере того, как электрификация и ИИ трансформируют отрасли, эффективность стала новым стандартом, который определяет прогресс," - сказал Динеш Раманатан, старший вице-президент по корпоративной стратегии компании Onsemi. "С этим прорывом Onsemi определяет будущее, где энергоэффективность и плотность мощности становятся валютой конкурентоспособности."
Материаловедение
По сравнению с традиционным кремнием, GaN способен обрабатывать значительно большие уровни энергии, что делает его эффективным и долговечным для использования в полупроводниках. Уникальные свойства материала обусловлены тем, что он является "широкозонным" материалом, что означает, что он может выдерживать гораздо большие электрические поля без снижения производительности. Нитрид галлия также обладает более низкой теплопроводностью по сравнению с кремнием, что позволяет ему генерировать меньше тепла и работать при гораздо более высоких температурах.
Хотя кремний долгое время доминировал в области полупроводников, постоянно растущий спрос на более высокую эффективность и мощные устройства заставил производителей искать новые альтернативы. По данным Markets and Markets, объем рынка чипов GaN составил NULL.1 миллиарда в 2023 году, и ожидается, что эта цифра вырастет на 6.1% в год, достигнув NULL.3 миллиарда к 2028 году.
Попытка Onsemi укрепить рынок несколько отличается от большинства других коммерчески доступных устройств GaN. Конкурирующие системы построены на подложках, которые на самом деле не являются GaN, а обычно представляют собой кремний или сапфир.
Вертикальная архитектура
Вертикальная архитектура Onsemi использует подложку GaN-on-GaN, что позволяет току течь вертикально через чип, а не латерально по его поверхности. Этот вертикальный путь тока и обеспечивает более высокую плотность мощности и возможность работы с высокими напряжениями.
Чипы vGaN являются результатом многолетних разработок исследовательской команды Onsemi в Сиракузах, штат Нью-Йорк. Компания владеет около 130 патентами по всему миру, охватывающим все, начиная от основного процесса и архитектуры устройства до инноваций в производстве и системах. В настоящее время компания проводит испытания устройств на 700V и 1,200V для ранних клиентов, с планами расширить диапазон выше 1,200 вольт.
Проблемы GaN
Предложение Onsemi vGaN появилось после того, как конкурент SweGaN объединился с Ericssson для работы над чипами из нитрида галлия для 6G. Партнеры объединились в начале сентября для создания решений на основе напыления нитрида галлия на карбид кремния (GaN-on-SiC), которые могут быть применены в диапазонах частот от 7 до 15 ГГц, которые активно изучаются для 6G.
Хотя Onsemi и SweGaN делают шаги к выводу чипов GaN на рынок, один из крупнейших игроков в области полупроводников решил отказаться от нитрида галлия. В июле TSMC объявила о планах закрыть службу литейного производства нитрида галлия, в рамках которой она предлагала специализированные производственные процессы для изготовления чипов GaN для безфабричных компаний. Эта информация появилась после того, как один из клиентов TSMC, Navitas Semiconductor, подтвердил в отчетности для Комиссии по ценным бумагам и биржам, что TSMC прекратит производство GaN в 2027 году.
Хотя Navitas смогла наладить связи с тайваньской фабрикой Powerchip Semiconductor Manufacturing Corporation (PSMC), уход крупнейшего производителя чипов с рынка материалов, предлагающих приросты в эффективности, может стать обременительным."Рост в секторе мощных устройств GaN был стабильным, но не взрывным," - написал аналитик Omdia Каллум Мидлтон в аналитической записке. "Потенциал все еще высок, но путь стал гораздо более сложным."
TSMC отказалась от поддержки производства GaN, чтобы сосредоточиться на производстве своих чипов для ИИ, оставаясь в своей сильной области в условиях возросшей конкуренции на рынке нитрида галлия со стороны китайского производителя Innoscience, а также немецкой компании Infineon.
Onsemi же продолжит производить свои чипы vGaN на своем заводе в Сиракузах.
==> Хотите узнать про автоматизации на n8n? — Здесь основные курсы n8n, вы научитесь автоматизировать бизнес-процессы! <==
