På grund av behovet av att förbättra prestandan och kostnadsbegränsningarna undersöks nya material, plattformar och mönster ständigt inom halvledarindustrin. Över det senaste decenniet, vissa sammansatta halvledare, som Gallium Arsenide (GAAS) för radiofrekvens (RF) och kiselkarbid (SIC) för kraftelektronik, har framgångsrikt koncentrerat med Silicon och ingick med Silicon och ingick på Silicon och ingick i Silicon.
Så, vilket framväxande halvledarsubstrat kommer att vara nästa spelväxlare? I sin senaste rapport undersöker nya halvledarsubstrat 2023, YOLE Intelligence (del av Yole Group) tillståndet för framväxande halvledarunderlagstekniker, inklusive gallium -antimonid (GASB), Indium Antimonide (Insb), Bulk Gallium Nitride (GaN), Gallium Oxide (Ga2O) Substrat och mallar. Dessutom har marknadsundersökningar och strategiska konsultföretag studerat olika potentiella applikationer som kraftelektronik, radiofrekvens och fotonik, inklusive laserdioder, ljusemitterande dioder (lysdioder), sensorer och detektorer.
Inklusive GASB, INSB, Bulk GaN, GA2O3, Bulk ALN och Diamond, såväl som konstruerade underlag och mallar, är den tillväxtmarknaden värd 63,6 miljoner dollar 2022 och beräknas växa till en CAGR på 27% till 2028 till över 264,5 miljoner dollar.
Dr. Taha Ayari, sammansatt halvledare och ny substratsteknik och marknadsanalytiker på Yole Intelligence, påpekar att kraftelektronikmarknaden, drivet av en mängd olika applikationer som EV/Hev (Electric and Hybrid Vehicles), förnybar energi och kraftförsörjning, är fortfarande dominerad av Silicon-baserade tekniker. SAPPHIRE) har trängt in i kraftelektronikmarknaden efter en lång utvecklingsprocess och förväntas stå för mer än 25% av kraftelektronikmarknaden med 2028, 'Han tillade. Tillverkande från detta momentum, yole intelligens förväntar sig volym gan -tillväxt i vertikala gan -enheter och konstruerade underlag (smartsic från Soitec, sjukt från sicoX och QT från Qris) över fem år.
Å andra sidan har optoelektronikmarknaden sett en stadig tillväxt i GASB-baserade enheter som infraröda (IR) lasrar och bilder, drivna av avancerade och nisch militära tillämpningar. Rapporten granskar också INSB -marknadsstatus. Med hänsyn till bulk -GAN -substrat i konsument-, industri- och fordonsansökningar anses marknaden vara stabil, med industriella applikationer som kommer att få ett större uppsving. Under pandemin började UVC -desinfektions-/reningssystem med användning av bulk -ANN -substrat. Detta kommer att driva ALN-underlagsmarknaden till en sammansatt årlig tillväxttakt (CAGR) på 22% under 2022-2028, det högsta bland alla nya fotoniska substrat. Under pandemin började UVC-desinfektions-/reningssystemen använda bulk-ALN-substrat. Detta kommer att driva ALN-underlagsmarknaden till en sammansatt årlig tillväxttakt (CAGR) på 22% under 2022-2028, den högsta bland alla nya fotoniska substrat.
Dr Ali Jaffal, sammansatt halvledare och tillväxtunderlagsteknik och marknadsanalytiker på Yole Intelligence, noterade: 'Emerging Substrate Activity är huvudsakligen inriktad på teknikutveckling för bättre materialkvalitet, högre avkastningar och lägre produktionskostnader. ' Naturligtvis måste detta drivkraft stöds av marknadens efterfrågan och volymapplikationer som definierar korrekt specifikationer för olika underlag. Detta, i kombination med ökande underlagsdiametrar, kommer att driva den framväxande substratindustrin mot massproduktion. '
För kraftelektronikindustrin kräver ett moget gjuteri åtminstone en 6-tums skivstorlek för produktion med hög volym. Detta har fått tillverkare av underlag att optimera tillverkningstekniker och öka skivstorleken. För diamanter har metoder utvecklats för att erhålla inlagda diamanter upp till 28 mm x 28 mm från etsad tonhöjdstäthet (EDP), såväl som heterogena diamanter som odlas till cirka 6 tum i diameter på kisel- eller saflagsubstrat från Orbray eller Audiatec. Dessutom har 6-tums bulk-GAN-substrat visats med användning av hydridångfasepitaxy (HVPE) och andra tekniker, även om mer arbete fortfarande behövs för att förbättra materialkvaliteten och uppfylla applikationskraven. Även för GA2O3 används olika smälttillväxttekniker, med EFG (kantdefinierad filmtillväxt) mest lovande att uppnå 6-tums skivor med acceptabel materialkvalitet i volymproduktionen. För konstruerade substrat används avancerade splittrings- och bindningstekniker för att övervinna utmaningarna med större enkelkristallsubstrat och bättre materialkvalitet.