منافسة SiC و GaN

منذ حوالي عام 2001 ، أحدث نيتريد الغاليوم المركب أشباه الموصلات ثورة في الإضاءة ، والتي تعد في بعض النواحي أسرع ثورة تكنولوجية في تاريخ البشرية.وفقًا لدراسة أجرتها وكالة الطاقة الدولية ، زادت حصة الثنائيات الباعثة للضوء القائمة على نيتريد الغاليوم في سوق الإضاءة العالمية من صفر إلى أكثر من 50٪ في عقدين فقط.توقعت شركة الأبحاث Mordor Intelligence مؤخرًا أن تقلل إضاءة LED من استهلاك طاقة الإضاءة بنسبة 30٪ إلى 40٪ على مستوى العالم في السنوات السبع المقبلة.وفقًا لبيانات برنامج الأمم المتحدة للبيئة ، تمثل الإضاءة ما يقرب من 20٪ من استهلاك الكهرباء و 6٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون على مستوى العالم.

هذه الثورة لم تنته بعد.في الواقع ، إنه على وشك القفز إلى مستوى أعلى.إن تقنية أشباه الموصلات التي غيرت صناعة الإضاءة ، نيتريد الغاليوم (GaN) ، هي أيضًا جزء من ثورة إلكترونيات الطاقة ، والتي تستعد للانطلاق.لأن أحد أشباه الموصلات المركبة ، كربيد السيليكون (SiC) ، بدأ في استبدال المنتجات الإلكترونية القائمة على السيليكون في مجال إلكترونيات الطاقة الضخم والمهم.

تعمل أجهزة GaN و SiC بشكل أفضل وأكثر كفاءة من مكونات السيليكون التي تستبدلها.هناك مئات الملايين من هذه الأجهزة في جميع أنحاء العالم ، يعمل الكثير منها لعدة ساعات يوميًا ، وبالتالي فإن توفير الطاقة سيكون كبيرًا.بالمقارنة مع مصابيح GaN LED التي تحل محل المصابيح المتوهجة وغيرها من الإضاءة التقليدية ، فإن ظهور إلكترونيات الطاقة GaN و SiC سيكون له في النهاية تأثير إيجابي أكبر على مناخ الأرض.

في جميع الأماكن تقريبًا حيث يكون من الضروري تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر أو تيار مباشر إلى تيار مباشر ، يتم تقليل الطاقة الضائعة.يحدث هذا التحويل في شواحن الحائط للهواتف المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة ، وأجهزة الشحن والمحولات الأكبر حجمًا التي تشغل السيارات الكهربائية ، وفي أي مكان آخر.نظرًا لأن معاقل السيليكون الأخرى تقع أيضًا في أشباه الموصلات الجديدة ، فستكون هناك وفورات مماثلة.تعد مكبرات الصوت اللاسلكية للمحطة الأساسية أحد التطبيقات المتنامية التي تتمتع فيها أشباه الموصلات الناشئة بوضوح بمزايا.في محاولة للتخفيف من تغير المناخ ، يعد التخلص من استهلاك الطاقة والهدر نتيجة مفيدة ، وهذه أشباه الموصلات هي الطريقة التي نحصدها بها.

هذا مثال جديد على نمط شائع في تاريخ التكنولوجيا: الإنجاز المتزامن لابتكارين متنافسين.كيف سيتم التخلص من كل هذا؟في أي مجالات التطبيق سيهيمن SiC ، وفي أي مناطق سيهيمن GaN؟يمكن أن يزودنا الفحص الدقيق للمزايا النسبية لهذين النوعين من أشباه الموصلات ببعض الأدلة الموثوقة.

نيتريد الغاليوم وكربيد السيليكون: المجالات التنافسية

اليوم ، تهيمن SiC على محولات EV وهي تقع عادةً في الأماكن التي تكون فيها إمكانيات منع الجهد ومعالجة الطاقة حرجة وتكون الترددات منخفضة.GaN هي التقنية المفضلة للأداء عالي التردد الحرج ، مثل المحطات القاعدية 5G و 6G ، والرادار وتطبيقات تحويل الطاقة عالية التردد ، مثل محولات قابس الحائط ، والمحولات الدقيقة ، وإمدادات الطاقة.

لكن شد الحبل بين GaN و SiC قد بدأ للتو.بغض النظر عن المنافسة ، تطبيق واحد ، سوق واحد ، سوق واحد ، يمكننا أن نقول بثقة أن بيئة الأرض ستصبح الفائز.مع تقدم هذه الدورة الجديدة من التجديد والتنشيط التكنولوجي إلى الأمام بلا توقف ، سيتم تجنب مليارات الأطنان من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في السنوات القادمة.