Seluruh dunia bergerak menuju dekarbonisasi dan netralitas karbon. Dekarbonisasi dengan cepat terbentuk sebagai kecenderungan global, dan semikonduktor akan menjadi kunci realisasinya—lebih khusus lagi, semikonduktor daya (power semiconductors).
Seperti yang diungkapkan oleh Takeshi Kamebuchi, Wakil Presiden, Divisi Semikonduktor Perusahaan Perangkat & Penyimpanan Elektronik Toshiba, selama orang-orang terus menggunakan listrik, semikonduktor daya akan tetap penting, dan meningkatkan kinerjanya adalah suatu keharusan jika ingin mencapai kemakmuran di masa depan dan masyarakat yang berkelanjutan. Semikonduktor daya adalah fokus utama bisnis semikonduktor Toshiba. Di sini Toshiba akan melakukan semua yang memungkinkan untuk mempercepat perluasan kapasitas produksi dan untuk mengembangkan teknologi baru, sehingga dapat berkontribusi untuk mewujudkan masyarakat bebas karbon.
Semikonduktor daya: perangkat utama untuk ekonomi rendah karbon
Semikonduktor daya mengelola suplai dan kontrol daya—dalam hal ini, daya listrik. Secara sederhana dijelaskan bahwa mereka memainkan peran sebagai sakelar hidup-mati (on-off), tetapi dengan menyalakan dan mematikannya dengan kecepatan yang sangat tinggi, mereka dapat mengubah arus searah dan bolak-balik, menaikkan dan menurunkan tegangan, dan mengubah frekuensi daya.
Takeshi Kamebuchi, Wakil Presiden, Divisi Semikonduktor Perusahaan Perangkat & Penyimpanan Elektronik Toshiba
Mereka juga sama pentingnya dengan jantung dan otot, dan menangani kontrol daya di semua jenis peralatan listrik, mulai dari TV, mesin cuci, dan peralatan rumah tangga lainnya sampai kepada peralatan infrastruktur utama, termasuk rolling stock dan transmisi daya serta peralatan distribusi. Meningkatkan kinerja semikonduktor daya mengurangi kehilangan daya (power loss), dan secara langsung berkontribusi dalam mengurangi konsumsi daya peralatan.
Ketika kita melihat realisasi ekonomi bebas karbon, perhatian terbesar diberikan pada dekarbonisasi pembangkit listrik, khususnya penggunaan energi terbarukan. Tetapi membuat penggunaan listrik jauh lebih efisien juga sama pentingnya. Semikonduktor daya adalah perangkat kecil yang memberikan kontribusi besar pada dekarbonisasi melalui "penggunaan” daya dengan “cerdas", dan itu menjelaskan mengapa mereka dipandang sebagai perangkat utama bagi masa depan bebas karbon dan berenergi rendah.
Semikonduktor daya dipasang di semua peralatan listrik
Sementara kinerja semikonduktor daya berkontribusi pada realisasi ekonomi bebas karbon, ada lebih banyak persamaan dari itu saja. Salah satu faktor yang harus diperhatikan adalah proses pembuatannya. Pembuatan semikonduktor, apapun jenisnya, umumnya membutuhkan banyak listrik, air, bahan kimia dan gas. Betapapun banyak semikonduktor daya dapat meningkatkan kinerja peralatan hemat energi, jika pembuatannya menghabiskan banyak energi, maka dampak bersihnya terhadap konsumsi energi dan bumi akan berkurang.
Pada Maret 2021, Toshiba membuat keputusan penting dalam memastikan masa depan bisnis semikonduktor dayanya: berinvestasi pada fasilitas produksi wafer yang berdiameter lebih besar.
Semikonduktor diproduksi pada cakram silikon, yang dikenal sebagai wafer. Wafer yang lebih besar menghasilkan lebih banyak chip, dan produksi lebih efisien. Namun, semikonduktor daya telah lama dicirikan sebagai produk volume rendah campuran tinggi, dan manufaktur telah dilakukan pada wafer 200mm, dengan produksi pada wafer 300mm disediakan untuk campuran rendah, semikonduktor yang diproduksi secara massal seperti memori dan CPU. Ini mulai berubah, dan beberapa tahun terakhir telah melihat tren percepatan, terutama di antara produsen besar luar negeri, menuju produksi semikonduktor daya pada wafer 300mm.
Ada alasan bagus yang melandasi transisi ini. Elektrifikasi mobil, otomatisasi peralatan industri, meluasnya penggunaan teknologi inverter pada peralatan rumah tangga, dan meluasnya penggunaan energi terbarukan, semuanya berkontribusi pada peningkatan permintaan semikonduktor daya. Penjualan yang cukup sekarang, diharapkan dapat memberi pembenaran pada produksi wafer 300mm.
Selain meningkatkan efisiensi produksi, jalur wafer 300mm juga dapat berkontribusi pada peningkatan kinerja semikonduktor, dan vendor wafer memberikan lebih banyak ruang untuk perluasan kapasitas wafer 300mm—semua pertimbangan yang mejadikan pembuatannya menarik. Namun, semua manfaat ini datang dengan biaya, dan investasi yang sangat besar diperlukan untuk dapat bekerja dengan wafer yang lebih besar.
“Ya tentu saja investasi awal itu memakan biaya yang besar. Namun, dengan bergerak menuju masa depan rendah karbon, pasar berkembang secara signifikan, dan persaingan semakin ketat. Saya melihat beberapa tahun ke depan sebagai titik perubahan utama untuk bisnis semikonduktor daya, dan jika kita ingin bertahan dalam bisnis ini, sekarang adalah waktu terbaik untuk melakukan langkah ini. Menjadi produsen semikonduktor Jepang pertama dengan lini produksi wafer 300mm akan memberikan Toshiba senjata besar dalam hal pasokan dan kualitas. Tentu, di samping efisiensi produksi, kami juga akan terus menyempurnakan proses teknologi presisi tinggi (high-precision process) kami.”
Pemandangan udara dari fasilitas wafer 300mm di Kaga Toshiba Electronics Corporation, Prefektur Ishikawa, Jepang
Melihat ke masa depan: perangkat generasi berikutnya
Segera menjadi jelas bahwa Kamebuchi melihat lebih jauh ke depan lebih daripada yang telihat dari kata-katanya. Di samping produksi pada diameter yang lebih besar, ada kekuatan lain yang berperan: material baru yang diharapkan memiliki dampak besar.
Kebanyakan semikonduktor terbuat dari silikon, tetapi dalam beberapa aplikasi, terutama yang membutuhkan tegangan tinggi dan switching kecepatan tinggi, silikon terbentur pada batas karakteristik fisiknya. Kemajuan yang berkelanjutan dan kinerja generasi berikutnya yang lebih baik akan membutuhkan bahan semikonduktor majemuk, dan dua yang menarik perhatian kuat adalah silikon karbida (SiC) dan galium nitrida (GaN). Mereka diharapkan memberikan peningkatan dramatis pada perangkat silikon.
Menyeimbangkan kemakmuran dan masyarakat yang berkelanjutan
Meskipun hanya chip kecil, tersembunyi di semua jenis peralatan dan perangkat elektronik, kontribusi besar yang diberikan semikonduktor daya terhadap kontrol daya dan energi memberi mereka potensi besar untuk berkontribusi pada masa depan rendah karbon. Saat dia mempersiapkan diri untuk perubahan besar dalam lingkungan bisnis, termasuk produksi wafer berdiameter lebih besar dan pengembangan material baru, Kamebuchi berbicara tegas dengan mata tertuju ke masa depan.
Kamebuchi sangat jelas dalam hal ini: “Mengurangi beban lingkungan dari proses manufaktur adalah tanggung jawab dan prioritas tertinggi perusahaan yang memproduksi semikonduktor. Saat kita menyediakan produk hemat energi untuk pasar, kita juga harus menyadari dampak terhadap lingkungan, dan terus berupaya untuk mengendalikannya. Hanya ketika kedua roda ini sejajar, kita benar-benar berkontribusi pada realisasi masa depan rendah karbon.
0 comments:
Posting Komentar