エネルギー効率の向上、電力密度の向上、接続の高速化への絶え間ない取り組みが、半導体業界の根本的な変化を推進しています。シリコンが進化し続ける一方で、炭化ケイ素 (SiC) や窒化ガリウム (GaN) などの化合物半導体-は、SiC やサファイアなどの基板上に成長することが多く-、ニッチから主流へと移行しています。この記事では、これらの先進的なウェーハ材料の採用を促進する市場の推進力と革新的なアプリケーションについて探ります。
1. 電気自動車革命: SiC 上に構築
自動車業界の電動化への移行は、おそらく SiC ウェーハ需要の唯一最大の推進要因です。 SiC パワー モジュールはトラクション インバーターの中心にあり、バッテリーの DC 電力をモーター用の AC に変換します。シリコン IGBT と比較して、SiC MOSFET はインバータのスイッチング損失を最大 70% 削減し、次のことを可能にします。
同じバッテリーパックでの航続距離の延長 (5 ～ 10% 向上)。
オンボード充電器の動作周波数が高いため、充電が速くなります。
熱管理システムのサイズと重量の削減。
EV の生産規模が拡大するにつれて、高品質で欠陥が管理された 4H{{3}N タイプの SiC ウェーハに対する需要が急増しており、サプライヤーは 6 インチと 8 インチの生産を増やす必要に迫られています。
2. グリーンエネルギーへの移行を可能にする
再生可能エネルギー システムは、効率的な電力変換に大きく依存しています。 SiC は次の分野で重要になっています。
ソーラーインバーター: 太陽光発電パネルからグリッドへの変換損失を最小限に抑え、エネルギーハーベスティングを最大化します。
風力タービンコンバータ: コンパクトなナセルスペースで高出力レベルを処理します。
エネルギー貯蔵システム (ESS): グリッド、バッテリー、消費者間の双方向の効率的なフローを可能にします。
SiC デバイスの堅牢性と効率は、エネルギー均等化コスト (LCOE) の削減に直接つながり、世界的な脱炭素化の取り組みを加速します。
3. GaAs と GaN を活用した 5G 以降のインフラストラクチャ
5G の展開と 6G の計画には、高い直線性と電力効率を備えたミリ波周波数で動作する RF コンポーネントが必要です。-これは、GaAs と GaN-on- の領域です。
GaAs は、その優れたノイズ性能により、スマートフォンのアンテナや基地局の受信経路の低ノイズ アンプ（LNA）やスイッチとして依然として主流となっています。{0}
-SiC 上の GaN- は、マクロ基地局送信機のパワー アンプ (PA) 用の最先端の技術です。 SiC の優れた熱伝導率は、高出力 GaN 層からの熱を効果的に放散し、長距離にわたるより強力で信頼性の高い信号伝送を可能にします。-
4. 縁の下の力持ち: つながった世界のための特殊な基板
電力と RF を超えて、特殊なウェーハにより主要な最新テクノロジーが可能になります。
サファイア基板は、一般照明や自動車照明の主流を占める GaN{0}} ベースの青色および白色 LED の製造に不可欠です。これらはスマートフォンの RF フィルターにとっても重要です。
溶融シリカおよびボロフロートガラスウェーハは、正確な形状、熱安定性、および絶縁特性が必要とされる MEMS センサー、バイオチップ、および高度なパッケージング (インターポーザーなど) に不可欠です。
デバイスメーカーにとっての戦略的意味
次世代製品を開発している企業にとって、将来を見据えたポートフォリオを持つウェーハ サプライヤーとの提携は戦略的に必要です。{0}{1}{1}シリコンだけでなく、信頼性の高い仕様グレードの SiC、GaAs、サファイア ウェーハも知識豊富な単一のパートナーから調達できるため、認定にかかる時間とサプライ チェーンのリスクが軽減されます。{3}エピタキシャル成長 (GaN、SOS)、膜堆積、精密ダイシングなどの関連する付加価値サービス-を提供するサプライヤー-は、半完成エピ ウェーハやカスタム サイズのピースを提供することでさらに大きな利点をもたらし、これらの分野の最先端デバイスの市場投入までの時間を短縮できます。-{9}}高成長セクター-。