من بين الأنواع المختلفة من أشباه الموصلات، تجتذب “أشباه الموصلات الكهربائية” الانتباه باعتبارها ورقة رابحة لإزالة الكربون. تعد هذه أشباه الموصلات ضرورية للسيارات الكهربائية وتحسين كفاءة استهلاك الطاقة، ويتسارع التطور التكنولوجي للمواد الجديدة اللازمة لها.
سألنا أكيرا ميناميكاوا، وهو محلل بارز في صناعة الإلكترونيات، وناوكو آبي من مجموعة تاناكا للمعادن الثمينة (تاناكا)، التي تتعامل مع جميع المواد المعدنية الثمينة المستخدمة في أشباه الموصلات تقريبًا، حول آليات أشباه الموصلات للطاقة، واتجاهات الصناعة، واتجاهات التطوير التكنولوجي لهذه المواد الجديدة.
وظيفة أشباه الموصلات الكهربائية هي التحكم في تدفق الكهرباء
ببساطة، أشباه الموصلات للطاقة هي أشباه موصلات تتعامل مع الطاقة الكهربائية، ولها ثلاثة أدوار رئيسية.
الأول هو التحكم في الطاقة. والثاني هو التحويل من التيار المتردد (AC) إلى التيار المستمر (DC). وكلا الدورين ضروريان لتشغيل الأجهزة الكهربائية بالكهرباء التي تصل إلى المخرج.
وأخيرا، فإن الدور الثالث، وهو مهم للمساهمة في إزالة الكربون، هو التحكم في المحركات. وتُستخدم أشباه الموصلات الكهربائية في “المركبات الكهربائية التي تعمل بالبطاريات” (BEVs) التي تعمل بمحركات تستخدم طاقة البطارية، وفي “المركبات الهجينة” و”PHEVs” (المركبات الكهربائية الهجينة القابلة للشحن).
علاوة على ذلك، يتقدم كهربة المركبات ذات محرك الاحتراق الداخلي بسرعة أيضًا، وهناك احتمال كبير لحدوث طفرة في الطلب على أشباه الموصلات للطاقة في هذه المنطقة أيضًا.
تعمل أشباه الموصلات للطاقة من الجيل التالي على الحد من الارتفاع في استهلاك الطاقة الناجم عن التبني الواسع النطاق للذكاء الاصطناعي التوليدي
إن أحد القضايا الملحة في مجال خفض الطاقة هو مراكز البيانات، التي زاد استهلاكها للطاقة بسرعة في السنوات الأخيرة. ووفقًا لتقديرات وكالة الطاقة الدولية، فإن التوسع في استخدام الذكاء الاصطناعي التوليدي، الذي يتطلب كمية هائلة من الكهرباء للتعلم الآلي، من شأنه أن يزيد من كمية الكهرباء التي تستهلكها مراكز البيانات في جميع أنحاء العالم إلى 1000 تيراواط بحلول عام 2026.
ويتوقع ميناميكاوا أن تشهد الفترة المقبلة اندفاعا لبناء المزيد من مراكز البيانات في ظل انتشار الذكاء الاصطناعي. وتستهلك مراكز البيانات حاليا نحو 5% من الكهرباء المستخدمة عالميا. ومن المتوقع أن تصل هذه النسبة إلى نحو 8% بحلول عام 2030.
ومن بين المواد شبه الموصلة الجديدة التي من المتوقع أيضًا أن تساعد في تقليل استهلاك الطاقة في مراكز البيانات هي “SiC” (كربيد السيليكون) و”GaN” (نتريد الغاليوم).
تتميز أشباه الموصلات المصنوعة من كربيد السيليكون بالقدرة على تحمل الجهد العالي ودرجات الحرارة العالية، مما يجعلها مناسبة للاستخدام بالقرب من المناطق ذات درجات الحرارة العالية مثل غرف المحركات والمحركات.
من ناحية أخرى، فإن إحدى خصائص أشباه الموصلات GaN هي قدرتها على العمل بترددات عالية. وهذا له ميزة تقليل فقدان الطاقة أثناء التحويل من التيار المتردد إلى التيار المستمر، مما يعزز جهود توفير الطاقة.
تعمل شركة تاناكا بشكل نشط على تطوير المواد استجابة لاتجاهات تكنولوجيا أشباه الموصلات الجديدة للطاقة.
تشتهر شركة تاناكا بعملياتها التجارية مع المستهلكين، حيث تشتري وتبيع المعادن الثمينة مثل الذهب والفضة والبلاتين؛ ومع ذلك، تتمتع الشركة أيضًا بحضور قوي بين الشركات، حيث توفر مواد المعادن الثمينة لمجموعة واسعة من الصناعات، بما في ذلك أشباه الموصلات والطاقة والرعاية الصحية والقطاعات البيئية. تتعامل الشركة مع جميع مواد المعادن الثمينة المستخدمة في أشباه الموصلات تقريبًا وساهمت في تقدم تكنولوجيا أشباه الموصلات.
على وجه الخصوص، تعد شركة TANAKA المورد رقم 1 في العالم لـ “أسلاك الترابط” – وهي مادة ربط معدنية لأشباه الموصلات. بالنسبة لأشباه الموصلات الكهربائية، تقدم شركة TANAKA مجموعة شاملة من مواد التغليف لكل عملية، بما في ذلك أسلاك الترابط ومواد اللصق للربط بالقوالب لعناصر الترابط، ومواد اللحام المعدنية النشطة، وعمليات الطلاء المختلفة، وأهداف الرش.
تقدم شركة TANAKA منتجات تحل مشكلات مثل “المقاومة المنخفضة” و”تدابير تبديد الحرارة” في المواد الخاصة بأشباه الموصلات الكهربائية من الجيل التالي.
وفي مجال تطوير المواد، ستواصل الشركة اتباع نهج استباقي، والعمل إلى الوراء من التطبيقات النهائية لتحديد الاحتياجات الأولية لتوقع المتطلبات المستقبلية، وتطوير وتقديم مواد مبتكرة.
المقابلة الكاملة متاحة على منصة “Elements” الإعلامية المملوكة لشركة TANAKA Precious Metals.
انقر هنا لمزيد من المعلومات حول مجموعة TANAKA للمعادن الثمينة.
تم إنشاء هذه المقالة بواسطة TANAKA Precious Metals مع Insider Studios