第三世代の半導体材料
半導体技術の継続的な突破と新エネルギー、5G通信、ハイエンド計算力などの端末需要のアップグレードに伴い、パワー半導体材料は世代間の反復を加速させています。半導体材料はシリコン、ガリウム砒素、窒化ガリウム、炭化ケイ素を含む。技術進化の脈絡から見ると、パワー半導体材料は世代別に三種類に分けられる。第一世代はシリコンを核とし、技術が成熟し、中低電圧、中低周波シーンの基本需要を支えている;第二世代はヒ素化ガリウムを代表とし、高周波、耐放射線特性により光電子と通信分野の応用を広げた;第三世代は窒化ガリウム、炭化ケイ素を典型とし、両者は広禁帯半導体として、備えている高破壊電場、高熱伝導率などの利点。
炭化ケイ素の概要
炭化ケイ素はシリコンと炭素からなる化合物半導体です。主流カテゴリーの4H-SiCの中で、3.26eVの広禁帯(シリコンの約3倍)、3×106V/cmの貫通場強度(シリコンの約10倍)のコア性能の優位性により、新エネルギー自動車、太陽光発電などの高圧アプリケーションシーンで低電力損失を実現できます。
窒化ガリウムの概要
窒化ガリウムは窒素とガリウムからなる無機物であり、同時に直接エネルギーギャップ(direct bandgap)を持つ半導体でもある。広帯域ギャップ、低導通抵抗、高電子移動率及び良好な熱伝導率の総合優位性を持ち、その中で3.39 eVの広帯域ギャップ(シリコンの約3倍)、3.3×106 V/cmの破壊場強度(シリコンの約11倍)により、データセンター、新エネルギー自動車、貯蔵エネルギーシステム、太陽光発電などの高圧シーンで低損失運転を実現します。しかし、窒化ガリウムの熱伝導性と熱酸化性能はシリコンと炭化ケイ素に比べてまだ差があります。グローバル窒化ガリウム半導体デバイス市場規模は持続的な成長傾向を示している。フロストサリバンのデータによると、2024年の世界窒化ガリウム半導体デバイス市場規模は約32.28億元(前年同期比+83.4%)で、2028年までに市場規模は501.4億元に達すると予想されています。
計算力チップ
人工知能はコンピュータが人間の知能をシミュレートする学科であり、核心的な目標は機械に感知、推論、意思決定、学習などの任務を遂行させることです。人工知能の重要な技術サポートとして、ディープラーニングモデルはトレーニング段階と推論段階に分けられます。トレーニングはモデル構築能力の基礎であり、トレーニングを完了し、基準を満たしたモデルのみ、使用を開始し、推論段階に入ることができます。推論段階では、モデルが最終的に情報認識または結果予測を実現することができます。ディープラーニングモデルは人工知能の最適な実現アルゴリズムです。従来の機械学習は、データラベルとルールを手動で設定して適用する必要があり、真の知能を実現することは困難です。一方、ディープラーニングモデルは、機械が大量のデータからルールを自動的に抽出し、知識を「学習」させるため、AIを実現する最適なアルゴリズムになります。GPU(グラフィックプロセッサ)は画像とグラフィック演算を処理するコプロセッサで、パソコン、ワークステーション及びスマートフォン、タブレットなどのモバイル機器に適用されます。GPUは汎用コンピューティングを核とし、高い柔軟性でAIモデルトレーニング段階にサービスを提供し、代表製品NVIDIAGB200のFP8計算力5000 TFLOPS、消費電力1400W、メモリ192GBです。私たちは第三世代の半導体材料、先進計算力チップ、無線周波数通信チップ及び高帯域幅記憶装置の四つの発展方向を楽観視している。
無線周波数通信チップ
無線周波数通信は無線周波数信号を通じて情報伝送を行う無線通信技術であり、モバイル通信、衛星通信、レーダーシステムなどの分野に広く使われています。その主な機能は電磁波の生成と伝播、信号の変調と復調及び回路とデバイスの応用などを含む。その中で、無線周波数(Radio Frequency)は高周波交流変化電磁波の総称で、周波数範囲は3kHzから300GHzです。マクスウェルの電磁場理論によると、振動する電場は振動する磁場を刺激し、振動する磁場はまた新しい振動電場を発生させ、これらの相互に結合した振動電磁場は空間で継続的に外に伝播し、最終的に電磁波を形成する。RF IC(無線周波数集積回路)は半導体アナログICの重要な部分です。無線通信と信号処理プロセスに必要なコア電子部品(アンプ、フィルター、モデムなど)を単一のチップに統合し、無線周波数システムの構造を大幅に簡素化し、安定性を向上させます。
ハイブロードバンドストレージ
メモリはプログラムとデータを格納する部品であり、コンピュータが記憶機能を備え、正常な動作を実現するための基礎です。データストレージは揮発性メモリ(DRAM、SRAMなどを含む)と不揮発性メモリ(NAND FLASH、NOR FLASHなどを含む)の2種類に分けられます。HBM(High Bandwidth Memory、高帯域幅メモリ)は、3Dスタッキング技術に基づいて複数のDRAMチップを垂直に積み重ねる高帯域幅ストレージチップで、高帯域幅、大容量、高速伝送、低遅延、低消費電力のコア特性を備えているため、高性能コンピューティング、データセンター、人工知能などのコア分野に広く適用されています。
私たちは第三世代の半導体材料、先進計算力チップ、無線周波数通信チップ及び高帯域幅記憶装置の四つの発展方向を楽観視している。
