Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) de Cradle-to-Gate de Dispositivo Semicondutor de Potência GaN

Os semicondutores de Larga Banda (WBG) têm o potencial de proporcionar melhorias significativas na eficiência energética em relação aos semicondutores de silício (Si) convencionais. Embora o potencial para ganhos de eficiência energética seja amplamente pesquisado, a relação com o uso de energia e recursos durante os processos de fabricação permanece insuficientemente estudada. Para avaliar o desempenho da tecnologia de forma abrangente, questões como escassez de matérias-primas, toxicidade e impactos ambientais precisam ser investigadas em detalhes. No entanto, dados esparsos de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) estão disponíveis para os dois materiais semicondutores WBG atualmente mais difundidos, nitreto de gálio (GaN ou GaN/Si) e carbeto de silício (SiC). Este artigo, pela primeira vez, apresenta uma avaliação do ciclo de vida cradle-to-gate para um dispositivo de potência GaN/Si. Para permitir uma gama completa de indicadores, o método de avaliação do ciclo de vida EF 3.1 foi utilizado para analisar os resultados. Os resultados identificam pontos críticos ambientais associados a diferentes materiais e processos: consumo de eletricidade para os processos e instalações de sala limpa, emissões diretas de gases de efeito estufa, ouro (quando utilizado) e produtos químicos orgânicos voláteis. Finalmente, comparamos este resultado com dados publicamente disponíveis para dispositivos de potência Si, GaN e SiC.