由于全球正使用氣候友好型能源取代由化石燃料驅(qū)動的電力運輸并滿足全球能源需求，因此日益需要先進的半導體技術(shù)和電力電子設備。當前，半導體設備快速發(fā)展，以應對電力運輸所需的高電壓，提供大規(guī)模儲能，并對國內(nèi)可再生能源系統(tǒng)進行優(yōu)化。摒棄化石燃料并不是簡單地使用一種能源替代另一種能源，例如使用風力或太陽能發(fā)電場取代燃煤發(fā)電站。原因是需要對當前的配電網(wǎng)進行升級和改造。
傳統(tǒng)的配電網(wǎng)專門設計用于將電力從發(fā)電站直接輸送至消費者，因此在用電高峰時需要提高生產(chǎn)力。但是，以可再生能源為基礎的能源系統(tǒng)在供需匹配方面則復雜得多。在溫度較高和太陽光充足時，太陽能發(fā)電廠的發(fā)電量最高，但在溫度較低和沒有太陽光時，電力需求最高。因此，太陽能發(fā)電廠的發(fā)電能量需要儲存在大容量電池中以備后用，由此增加了現(xiàn)有電網(wǎng)系統(tǒng)的復雜性。這類變化都需要全新的電力電子設備。例如，電池是一種直流（DC）存儲設備，但大多數(shù)配電網(wǎng)以交流（AC）運行，這表明需要大功率逆變器在存儲設備和配電網(wǎng)之間進行轉(zhuǎn)換。還有一個復雜因素是國內(nèi)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)或風力發(fā)電系統(tǒng)向電網(wǎng)輸送了多余的電力；現(xiàn)實情況不是一個發(fā)電站單獨發(fā)電，而是成千上萬小型電力生產(chǎn)者在高峰發(fā)電時段供電。這意味著基于可再生能源的配電網(wǎng)絡必須允許電力既能夠流向消費者，也能夠從消費者流出，并監(jiān)控這類流動，以確保電網(wǎng)的穩(wěn)定性。現(xiàn)在，我們轉(zhuǎn)向電動汽車和相關(guān)的充電基礎設施。移動中的快速高壓充電給電力系統(tǒng)帶來巨大壓力，并最終導致電網(wǎng)不穩(wěn)定。根據(jù)研究，在不采用智能電網(wǎng)優(yōu)化的情況下，當電動汽車使用量從25%增加到50%時，電力系統(tǒng)的峰值功率將增加至166%。與不協(xié)調(diào)的常規(guī)充電相比，智能充電的系統(tǒng)參數(shù)經(jīng)過優(yōu)化，可提前預測需求并相應調(diào)整充電計劃，預計可將電網(wǎng)的峰值電力需求減少96%。
隨著全球越來越依賴高功率半導體技術(shù)，擁有知識產(chǎn)權(quán)和制造能力的企業(yè)在全球半導體貿(mào)易體系中占據(jù)有利地位。為保護其國內(nèi)利益，美國于2022年對生產(chǎn)14納米以下尖端芯片的半導體制造設備實施出口限制，并限制先進半導體的出口。2023年，中國宣布對鍺和鎵實施出口管制，之后又將石墨列入限制材料清單（用于電動汽車電池）。目前，中國的石墨和鎵生產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的90%以上，鍺生產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量的60%。但是，中國最近宣布其計劃開發(fā)其自身的制造技術(shù)，并于2024年5月宣布向國內(nèi)半導體產(chǎn)能投資475億美元，由此緩解中國對進口技術(shù)的依賴。盡管面臨這些挑戰(zhàn)，半導體設備市場仍處于增長中；預計到2032年，僅太陽能光伏（PV）電力系統(tǒng)市場將以20%的年復合增長率增長。
電動汽車消費者和制造商正推動延長電動汽車電池的續(xù)航里程，同時縮短充電時間，由此需要更高的電池電壓。目前，電動汽車行業(yè)正從400 V系統(tǒng)過渡到800 V系統(tǒng)，由此需要對相關(guān)的電子設備進行重新設計，并對功率集成電路提出更高的需求。重大技術(shù)發(fā)展在某種程度上滿足了上述需求。例如，更具還原能力的半導體材料（如碳化硅）在高電壓下有更好的性能；預計到2030年，全球碳化硅功率半導體市場的年復合增長率將達到9.5%。
碳化硅是一種相對易碎的材料，表明與更傳統(tǒng)的材料相比，碳化硅更容易在制造過程中出現(xiàn)缺陷。晶圓容易出現(xiàn)凹凸不平和劃痕，因此在生產(chǎn)過程中進行持續(xù)的性能測試和表面分析至關(guān)重要。制造商對成品組件進行高電流測試和高電壓測試，并在IC制造過程的早期進行光學檢測。XRF技術(shù)被用于檢測芯片鍍層缺陷，通過在生產(chǎn)過程的早期發(fā)現(xiàn)缺陷以降低質(zhì)量不良產(chǎn)生的成本。 | 用于電力電子鍍層分析的XRF鍍層測厚儀：FT230 |
FT230臺式XRF鍍層測厚儀專為協(xié)助制造商實現(xiàn)100%的組件檢測而設計。通過Find My Part™（查找我的樣品）等機器視覺軟件，客戶只需加載基材、在軟件中確認需要測量的內(nèi)容，分析儀就能在樣品上找到正確的測量位置，即使是在面積較大的基材上也能找到正確的測量位置。附加的高級功能（如自動對焦和額外的廣域相機）能夠大幅縮短測量時間，以便客戶在工廠對更高的芯片吞吐量進行測量。
FT230可同時分析多達四層鍍層和基材，即使是針對較小的分析位置，也能反饋精確的厚度和成分結(jié)果。
手機版
化工儀器網(wǎng)手機版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號：chem17
掃碼關(guān)注視頻號
采購中心