由于全球正使用氣候友好型能源取代由化石燃料驅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進行升級和改造。
傳統(tǒng)的配電網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之間進行轉換。還有一個復雜因素是國內的太陽能發(fā)電系統(tǒng)或風力發(fā)電系統(tǒng)向電網輸送了多余的電力；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，以確保電網的穩(wěn)定性。現(xiàn)在，我們轉向電動汽車和相關的充電基礎設施。移動中的快速高壓充電給電力系統(tǒng)帶來巨大壓力，并最終導致電網不穩(wěn)定。根據(jù)研究，在不采用智能電網優(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)調的常規(guī)充電相比，智能充電的系統(tǒng)參數(shù)經過優(yōu)化，可提前預測需求并相應調整充電計劃，預計可將電網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，擁有知識產權和制造能力的企業(yè)在全球半導體貿易體系中占據(jù)有利地位。為保護其國內利益，美國于2022年對生產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量占全球總產量的90%以上，鍺生產量占全球總產量的60%。但是，中國最近宣布其計劃開發(fā)其自身的制造技術，并于2024年5月宣布向國內半導體產能投資475億美元，由此緩解中國對進口技術的依賴。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，因此在生產過程中進行持續(xù)的性能測試和表面分析至關重要。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技術被用于檢測芯片鍍層缺陷，通過在生產過程的早期發(fā)現(xiàn)缺陷以降低質量不良產生的成本。 | 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果。
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