Trung Quốc dẫn đầu thế giới nhờ công nghệ bán dẫn mới

Investing.com -- Các nhà khoa học Trung Quốc vừa đạt được một bước đột phá quan trọng trong công nghệ bán dẫn, khi sản xuất thành công tấm bán dẫn gallium nitride (GaN) cực nitrogen lớn nhất thế giới, có kích thước 20 cm. Thành tựu này được cho là có thể thay đổi ngành công nghiệp bán dẫn và thúc đẩy ứng dụng công nghệ trong các lĩnh vực như liên lạc vệ tinh và phương tiện điện (EV), đồng thời giúp giảm chi phí sản xuất tới 40%.

GaN, được coi là chất bán dẫn thế hệ thứ ba, đang cách mạng hóa các ứng dụng công suất lớn và tần số cao như mạng 5G/6G, liên lạc vệ tinh, xe tự lái và hệ thống radar nhờ vào các đặc tính vật lý nổi bật của nó. Vật liệu này cho phép sản xuất sạc nhanh 100W có kích thước lớn như bàn tay, giảm thất thoát năng lượng trong nền tảng EV 800V xuống dưới 5%, và tăng gấp ba băng tần trong liên lạc vệ tinh. Các nhà phân tích ngành dự báo rằng GaN sẽ thúc đẩy những thay đổi lớn trong các lĩnh vực này khi công nghệ sản xuất hàng loạt đạt đến mức phát triển tối đa.

Điểm mạnh của GaN nằm ở tính phân cực tinh thể. Trong khi cả GaN cực nitrogen và cực gallium đều tồn tại, GaN cực nitrogen có hiệu suất vượt trội. Tuy nhiên, trước đây, việc phát triển và sản xuất GaN cực nitrogen với quy mô lớn rất khó khăn và đắt đỏ, do quy trình phức tạp và yêu cầu phát triển nghiêm ngặt. Trước đây, chỉ có các tấm bán dẫn GaN cực nitrogen kích thước 5-10 cm được sản xuất, với chi phí cao.

Vào ngày 22/3, nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm JFS ở Vũ Hán, tỉnh Hồ Bắc, đã thông báo thành công trong việc sản xuất tấm bán dẫn GaN cực nitrogen 20 cm đầu tiên trên thế giới, sử dụng chất nền silicon. Thành tựu này không chỉ giảm 40% chi phí sản xuất, mà còn tăng điện áp đánh thủng lên tới 2.000V.

Ngoài ứng dụng trong lĩnh vực liên lạc, nhóm nghiên cứu còn chứng minh khả năng ứng dụng công nghệ này trong hệ thống điện không dây vi sóng động, có thể sạc drone đang bay trong phạm vi 20m và cung cấp năng lượng cho thiết bị tự động ở khoảng cách một kilomet. Công nghệ này còn hứa hẹn nhiều tiềm năng khác, bao gồm các robot trong nhà máy, nhà máy điện mặt trời trong không gian, hệ thống cứu hộ khẩn cấp và các thiết bị y tế.

Hiện tại, phòng thí nghiệm đang tiến hành đưa công nghệ GaN cực nitrogen 20 cm vào sản xuất hàng loạt. Trung Quốc chiếm khoảng 99% sản lượng gallium tinh luyện toàn cầu trong năm ngoái, theo ước tính từ ngành công nghiệp.