Sozvezdie-Group.Ru

На технологической конференции в марте этого года компания Samsung Electronics заявила, что рассчитывает наладить массовый выпуск трёхмерной DRAM к концу десятилетия. SK hynix, вдохновляемая своими успехами в сфере выпуска HBM, недавно сообщила, что в рамках экспериментального производства 3D DRAM получает 56 % годной продукции.

Источник изображения: SK hynix

Напомним, что используемая в сегменте высокоскоростных вычислений память типа HBM в традиционном толковании имеет компоновку 2.5D, а полноценную трёхмерную компоновку должна предложить память 3D DRAM, разработку которой сейчас ведут все три крупнейших производителя оперативной памяти: Samsung Electronics, SK hynix и Micron Technology.

По информации Business Korea, компания SK hynix на симпозиуме VLSI 2024 на прошлой неделе сообщила о промежуточных успехах в разработке памяти типа 3D DRAM. Пятислойные микросхемы компания уже может выпускать с уровнем выхода годной продукции 56,1 %, что довольно много для ранней стадии выпуска нового типа полупроводниковых изделий. Как отмечается, характеристики опытных образцов 3D DRAM в целом не уступают чипам с традиционной планарной компоновкой.

Само собой, предстоит проделать немалую работу по созданию условий для производства 3D DRAM в массовых количествах. Имеющиеся образцы такой памяти, по словам представителей SK hynix, не отличаются стабильностью с точки зрения быстродействия, а в плане пригодности к массовому производству имеет смысл рассчитывать на создание микросхем памяти с количеством слоёв от 32 до 192 штук.

Разработкой тяговых батарей с твердотельным электролитом сейчас занимаются не только производители аккумуляторов и электромобилей, но и просто профильные стартапы. Многие из них обещают представить готовые к массовому производству аккумуляторы нового типа в этом десятилетии, но эксперты относятся к таким заявлениям скептически, добавляя, что сейчас на рынке нет явного фаворита в этой сфере. Тем временем создаются промежуточные решения.

Источник изображения: BYD

Как поясняет IEEE Spectrum, создаваемые некоторыми компаниями полутвердотельные аккумуляторы, которые используют вместо растворов солей лития более густой гель на их основе в качестве электролита, могут стать жизнеспособным решением на переходный период, пока не будут разработаны технологии массового производства батарей с полностью твердотельным электролитом. К преимуществам полутвердотельных батарей можно отнести использование уже известного оборудования и большинства материалов, которые известны по существующим техпроцессам производства литийионных батарей.

Аккумуляторы с полутвердотельным электролитом обеспечивают увеличение плотности хранения заряда. Например, китайская WeLion, которая соответствующими тяговыми батареями уже снабжает электромобили Nio, обеспечивая им запас хода более 1000 км без подзарядки в реальных условиях эксплуатации, заявляет о плотности хранения энергии в 360 Вт·ч/кг на уровне ячейки. После упаковки таких ячеек в корпус батареи показатель плотности снижается до 260 Вт·ч/кг, но это всё равно выше тех 160 Вт·ч/кг, которые достижимы для литийионных батарей с классическим жидким электролитом.

Стив Мартин (Steve Martin), профессор материаловедения в Университете Айовы, убеждён, что в настоящий момент невозможно утверждать о способности какой-то конкретной технологии и отдельной страны обеспечить себе доминирование на мировом рынке в будущем. Сейчас разрабатывается слишком много разных типов тяговых батарей с твердотельным электролитом, но ни один из них на данном этапе не обеспечивает убедительного технологического преимущества.

К плюсам твердотельных батарей следует отнести увеличенную плотность хранения заряда, меньшую массу, более высокий ресурс, способность быстрее принимать заряд, а также более высокий уровень пожарной безопасности. При этом для подтверждения этих преимуществ нужно не только разработать почти с нуля технологии массового производства таких батарей, но и провести длительные и обширные испытания, позволяющие убедиться в их безопасности. Некоторые из прототипов таких батарей используют стеклянные элементы в своём составе, и не факт, что в условиях постоянной вибрации они будут себя хорошо чувствовать на протяжении всего срока эксплуатации электромобиля, не говоря уже о риске повреждения в аварии.

Японские твердотельные накопители

Японские автопроизводители во главе с Toyota предпочитают самостоятельно разрабатывать твердотельные аккумуляторы, причём этот крупнейший поставщик легковых автомобилей в мире рассчитывает вывести на рынок соответствующие элементы питания уже в 2027 году. Они должны обеспечить запас хода до 1200 км без подзарядки. Западные автопроизводители присматриваются к деятельности профильных стартапов. Компания QuantumScape, получающая поддержку Volkswagen, разрабатывает литийметаллические батареи с твердотельным электролитом, которые призваны обеспечить плотность хранения заряда около 400 Вт·ч/кг. Кроме того, они способны восстановить заряд с 10 до 80 % за 15 минут.

Разработками компании Solid Power, которая создаёт твердотельные аккумуляторы с электролитом сульфидного типа, интересуются Ford и BMW. Литийкерамические аккумуляторы с твердотельным электролитом оксидного типа создаёт ProLogium Technology, компания рассчитывает начать поставки подобной продукции уже в этом году и в перспективе превысить плотность хранения энергии в 500 Вт·ч/кг. Сотрудничая с Mercedes-Benz, этот стартап уже открыл своё первое предприятие по выпуску твердотельных аккумуляторов на Тайване.

При этом следует помнить, что до сих пор формирующие существенную часть себестоимости любого электромобиля тяговые аккумуляторы даже в самой дешёвой разновидности типа LFP стали популярны не сразу, и их экспансии в значительной степени способствовало масштабирование объёмов производства китайскими компаниями, которое и помогло сделать их относительно доступными. Твердотельным аккумуляторам придётся преодолеть долгий и тернистый путь, прежде чем получить адекватное распространение.