Mitsubishi Electric ประกาศความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของทรานซิสเตอร์ GaN ความถี่สูงเพื่อลดการใช้พลังงาน

Mitsubishi Electric ระบุว่าได้ระบุถึงวิธีที่ข้อบกพร่องในผลึกทำให้ทรานซิสเตอร์ GaN (Gallium Nitride) ความถี่สูงไม่เสถียร และแสดงให้เห็นว่าพื้นผิว GaN สามารถลดผลกระทบนี้ได้อย่างมีนัยสำคัญ บริษัทได้ประกาศผลนี้เมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการกระจายความถี่ ซึ่งหมายถึงการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าและลักษณะอื่น ๆ ของอุปกรณ์ตามความถี่การทำงาน ทำให้การตอบสนองของอุปกรณ์ไม่สอดคล้องกันในความถี่ที่แตกต่างกัน ส่งผลให้การทำงานไม่เสถียร เพื่อชดเชย อุปกรณ์จำเป็นต้องใช้วงจรปรับแต่งดิจิทัลที่ซับซ้อน บริษัทชี้ให้เห็นว่าสิ่งนี้จะเพิ่มขนาดของระบบและเพิ่มการสูญเสียพลังงาน บริษัทกล่าวว่าทรานซิสเตอร์ GaN ส่วนใหญ่ผลิตโดยการเจริญเติบโตของชั้น GaN แบบผลึกเดียวบาง ๆ บนพื้นผิว SiC (Silicon Carbide) ซึ่งพื้นผิวนี้สามารถนำความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ดังนั้นผู้ผลิตจึงเลือกใช้

อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติของวัสดุทั้งสองแตกต่างกัน ดังนั้นจึงไม่สามารถหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องในผลึกเมื่อสร้างชั้นได้ บริษัทชี้ให้เห็นว่าข้อบกพร่องเหล่านี้จะทำให้ความเร็วของอิเล็กตรอนช้าลงที่ความถี่สูง

ข้อดีของพื้นผิว GaN

ในโครงการที่ได้รับมอบหมายจากหน่วยงานสิ่งแวดล้อมญี่ปุ่น บริษัทได้ทำการทดสอบลักษณะของทรานซิสเตอร์ที่ทำจากพื้นผิว GaN โดยเฉพาะ ซึ่งพื้นผิวเหล่านี้สามารถจัดการได้อย่างอิสระ ตามที่ Mitsubishi Electric ได้เผยแพร่ บริษัทจะรวมผลการวัดเข้ากับวิธีการวิเคราะห์วงจรใหม่ ซึ่งพิจารณาถึงผลกระทบของข้อบกพร่องต่อการตอบสนองของสัญญาณภายนอก ตั้งแต่ปี 2024 เป็นต้นมา บริษัทได้มีส่วนร่วมในโครงการลดการปล่อย CO2 ในส่วนนี้ และระบุว่าบริษัทญี่ปุ่นมีข้อได้เปรียบพิเศษในด้านพื้นผิว GaN บริษัทชี้ให้เห็นว่าการทดสอบแสดงให้เห็นว่าสามารถลดการกระจายความถี่บนพื้นผิว GaN และทรานซิสเตอร์ที่ผลิตขึ้นมีลักษณะความถี่ที่เรียบ

ผลกระทบทางเทคโนโลยีและแนวโน้มการใช้งาน

กล่าวโดยง่าย นี่หมายความว่าอุปกรณ์จะมีพฤติกรรมเหมือนกันในความถี่ที่แตกต่างกัน ดังนั้นอาจต้องการการปรับแต่งที่น้อยลง ซึ่งจะช่วยให้ผู้ผลิตสามารถทำให้วงจรปรับแต่งดิจิทัลที่เคยจำเป็นต้องใช้ซับซ้อนน้อยลง ช่วยให้ลดขนาดของอุปกรณ์ความถี่สูงและลดการใช้พลังงาน

ในการเผยแพร่ไม่ได้มีการให้ข้อมูลเฉพาะเกี่ยวกับระดับการลดการกระจายความถี่หรือการทดสอบทรานซิสเตอร์ บริษัทชี้ให้เห็นว่าระบบการให้ความร้อนด้วยไมโครเวฟในอุตสาหกรรมสามารถใช้ในการรีไซเคิลเคมี โดยเปลี่ยนพลาสติกที่ใช้แล้วกลับเป็นวัตถุดิบทางเคมี และยังได้กล่าวถึงสถานีฐาน 5G และ 6G รวมถึงระบบเรดาร์ ความต้องการทรานซิสเตอร์ GaN ที่มีพลังงานสูงและมีประสิทธิภาพสูงในด้านนี้ได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม ยังมีหลายประเด็นที่ยังไม่ได้รับการยืนยัน ข้อเรียกร้องทั้งหมดมาจากบริษัท และในการเผยแพร่ไม่ได้มีการให้ข้อมูลเกี่ยวกับสเปคของอุปกรณ์หรือข้อมูลเปรียบเทียบกับทรานซิสเตอร์ GaN-on-SiC การเผยแพร่ไม่ได้กล่าวถึงว่าการศึกษาได้รับการตรวจสอบโดยเพื่อนหรือไม่ และไม่ได้ให้ตารางเวลาสำหรับผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ และไม่ได้กล่าวถึงชื่อของนักวิจัยหรือช่วงความถี่ในการทดสอบ

บริษัทอ้างว่าการวิจัยของตนเป็นครั้งแรกในโลก ซึ่งอิงจากการประเมินตนเองที่พบเอกสาร 156 ฉบับผ่านการค้นหาบน Google Scholar เมื่อวันที่ 26 ตุลาคม การเผยแพร่ไม่ได้กล่าวถึงการเปรียบเทียบด้านการระบายความร้อนระหว่างพื้นผิว GaN และ SiC ซึ่งเป็นเหตุผลที่ SiC กลายเป็นมาตรฐาน

Mitsubishi Electric มีแผนที่จะเผยแพร่ข้อมูลรายละเอียดในงานสัมมนานานาชาติด้านเซมิคอนดักเตอร์ไนไตรด์ที่จะจัดขึ้นที่ศูนย์การประชุมปราสาทคุมาโมโตะในญี่ปุ่น ระหว่างวันที่ 8 ถึง 13 พฤศจิกายน 2026 บริษัทได้ประกาศข่าวนี้ภายใต้หมายเลขการเผยแพร่ 3953

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีของ Mitsubishi Electric และความต้องการในตลาด

ด้วยความต้องการทรานซิสเตอร์ GaN ที่มีพลังงานสูงและมีประสิทธิภาพสูงที่เพิ่มขึ้น การวิจัยของ Mitsubishi Electric จึงมีความสำคัญต่อการพัฒนาอุปกรณ์ความถี่สูงในอนาคต บริษัทได้แก้ไขปัญหาความไม่เสถียรของทรานซิสเตอร์ในช่วงการทำงานที่ความถี่สูงโดยการปรับปรุงเทคโนโลยีพื้นผิว ซึ่งจะช่วยลดขนาดอุปกรณ์และลดการใช้พลังงาน ตอบสนองต่อความต้องการของตลาดในปัจจุบันที่มุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีการประหยัดพลังงาน อย่างไรก็ตาม การขาดข้อมูลเฉพาะและความโปร่งใสในการตรวจสอบโดยเพื่อน อาจส่งผลกระทบต่อความเชื่อมั่นของอุตสาหกรรมต่อเทคโนโลยีของบริษัท