A causa della necessità di migliorare i vincoli di prestazioni e dei costi, nuovi materiali, piattaforme e design vengono costantemente studiati nell'industria dei semiconduttori. Oltre all'ultimo decennio, alcuni semiconduttori composti, come l'arsenuro di gallio (GAAS) per la radiofrequenza (RF) e il carburo di silicio (SIC) per elettronica di potenza, hanno concorrenti con successo con il mercatino di massa.
Quindi, quale substrato a semiconduttore emergente sarà il prossimo punto di svolta? In its latest report, Emerging Semiconductor Substrates 2023, Yole Intelligence (part of Yole Group) investigates the state of emerging semiconductor substrate technologies,Including gallium antimonide (GaSb), indium antimonide (InSb), bulk gallium nitride (GaN), gallium oxide (Ga2O3), bulk aluminum nitride (AlN) and diamond, as well as Substrati e modelli ingegnerizzati. In aggiunta, ricerche di mercato e società di consulenza strategica hanno studiato varie potenziali applicazioni come elettronica di potenza, radiofrequenza e fotonica, inclusi diodi laser, diodi a emissione di luce (LED), sensori e rivelatori.
Compresi GASB, INSB, Gan in blocco, GA2O3, ALN in blocco e Diamond, nonché substrati e modelli ingegnerizzati, il mercato del substrato emergente vale 63,6 milioni nel 2022 e si stima che cresca con un CAGR del 27% fino al 2028 a oltre $ 264,5 milioni.
La dott.ssa Taha Ayari, semiconduttore composto e tecnologia emergente del substrato e analista di mercato presso Yole Intelligence, sottolinea che il mercato dell'elettronica di energia, guidato da una varietà di applicazioni come EV/HEV (veicoli a gambe emergenti e gustai in materiani elettrici) o zaffiro) sono penetrati nel mercato dell'elettronica di energia dopo un lungo processo di sviluppo e si prevede che rappresenti oltre il 25% del mercato dell'elettronica di energia entro il 2028, 'ha aggiunto. Mondatura da questo slancio, l'intelligence di Yole prevede una crescita di volume nei dispositivi di GAN verticali e ingegnerizzati per i successivi cinque anni.
D'altra parte, il mercato optoelettronico ha visto una crescita costante nei dispositivi a base di GASB come laser e immagini a infrarossi (IR), guidati da applicazioni militari di fascia alta e di nicchia. Il rapporto esamina inoltre lo stato del mercato INSB. Secondo i substrati GAN in blocco nelle applicazioni di consumo, industriali e automobilistiche, il mercato è considerato stabile, con applicazioni industriali impostate per ottenere una spinta maggiore. Durante la pandemia, i sistemi di disinfezione/purificazione UVC hanno iniziato a utilizzare substrati di aln in blocco. Ciò guiderà il mercato del substrato ALN a un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 22% durante il 2022-2028, il più alto tra tutti i substrati fotonici emergenti. Durante i sistemi pandemici di disinfezione/purificazione UVC hanno iniziato a utilizzare substrati di aln in blocco. Ciò guiderà il mercato del substrato ALN a un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 22% durante il 2022-2028, il più alto tra tutti i substrati fotonici emergenti.
Il dott. Ali Jaffal, semiconduttore composto e tecnologia emergente del substrato e analista di mercato di Yole Intelligence, notato: 'L'attività del substrato emergente è principalmente focalizzata sullo sviluppo della tecnologia per una migliore qualità del materiale, rese più elevate e costi di produzione più bassi. ' Naturalmente, questa spinta deve essere supportata dalla domanda di mercato e dalle applicazioni di volume che definiscono le specifiche corrette per i subtrastrati diversi. Questo, combinato con i diametri del substrato crescente, guiderà l'industria del substrato nascente verso la produzione di massa. '
Per l'industria dell'elettronica di potenza, una fonderia matura richiede almeno una dimensione del wafer da 6 pollici per la produzione ad alto volume. Ciò ha spinto i produttori di substrati a ottimizzare le tecniche di fabbricazione e aumentare le dimensioni del wafer. Per i diamanti, sono stati sviluppati metodi per ottenere diamanti intarsiati fino a 28 mm x 28 mm dalla densità del pitch incise (EDP), nonché diamanti eterogenei coltivati a circa 6 pollici di diametro su substrati di silicio o zaffiro di Orbray o Autec. Inoltre, sono stati dimostrati substrati GAN in blocco da 6 pollici utilizzando l'epitassia della fase vapore idruro (HVPE) e altre tecniche, sebbene sia ancora necessario più lavoro per migliorare la qualità del materiale e soddisfare i requisiti di applicazione. Anche per Ga2O3, vengono utilizzate diverse tecniche di crescita del fusione, con EFG (crescita del film definita da Edge) più promettenti per ottenere wafer da 6 pollici con qualità materiale accettabile nella produzione di volume. Per i substrati ingegnerizzati, vengono utilizzate tecniche di divisione e legame avanzate per superare le sfide di substrati a cristalli singoli più grandi e una migliore qualità del materiale.