Kilka dni temu Chen Ziying, dyrektor marketingu w Infineon Industrial Power Control Division w Chinach, oraz Cheng Wentao, Infineon Technology Power and Sensing Division, Application Marketing Director w Chinach, omówili wartość półprzewodników trzeciej generacji rozwój technologii i przemysłu w wywiadzie dla mediów. Dogłębna interpretacja technologii i trendów technologicznych.
W epoce postmoorskiej z jednej strony społeczeństwo ludzkie dąży do poprawy jakości życia dzięki technologiom takim jak internet wszystkiego, sztuczna inteligencja, big data, inteligentne miasta i inteligentny transport oraz tempo rozwoju przyspiesza. Z drugiej strony, poprawa globalnych warunków klimatycznych poprzez życie niskoemisyjne w coraz większym stopniu staje się konsensusem wszystkich.
Obecnie około jednej trzeciej światowego zapotrzebowania na energię stanowi zapotrzebowanie na energię elektryczną. Rosnące zapotrzebowanie na energię, stopniowe wyczerpywanie się zasobów paliw kopalnych oraz zmiany klimatyczne wymagają od nas znalezienia inteligentniejszej i wydajniejszej produkcji, przesyłu i dystrybucji energii. , Przechowywanie i użytkowanie.
W całym łańcuchu konwersji energii, potencjał oszczędności energii technologii półprzewodnikowej trzeciej generacji może w znacznym stopniu przyczynić się do osiągnięcia długoterminowych globalnych celów w zakresie oszczędności energii. Ponadto produkty i rozwiązania z szerokim pasmem wzbronionym sprzyjają poprawie wydajności, zwiększeniu gęstości, zmniejszeniu rozmiaru, zmniejszeniu masy i zmniejszeniu kosztów całkowitych. W związku z tym będą szeroko stosowane w transporcie, centrach danych, inteligentnych budynkach, sprzęcie AGD, osobistych urządzeniach elektronicznych itp. Przyczynią się do poprawy efektywności energetycznej w scenariuszach aplikacji.
Na przykład w zastosowaniach układów energoelektronicznych spodziewano się pojawienia się szybkich urządzeń zasilających o napięciu wytrzymywanym powyżej 1200V. Takie urządzenia to dzisiejsze tranzystory MOSFET' nie zawierające SiC. Krzemowy MOSFET jest używany głównie w polu małej i średniej mocy poniżej 650V.
Oprócz dużej prędkości węglik krzemu ma również cechy wysokiej przewodności cieplnej, wysokiej wytrzymałości pola przebicia, wysokiego współczynnika dryfu elektronów nasyconych itp. I jest szczególnie odpowiedni do zastosowań wymagających wysokiej temperatury, dużej mocy, wysokiego ciśnienia, wysokiej częstotliwości i trudnych warunkach, takich jak odporność na promieniowanie. .
Gęstość mocy to kolejny ważny aspekt wartości technologii urządzenia. Obszar chipa SiC MOSFET jest znacznie mniejszy niż IGBT. Na przykład rozmiar 100A/1200V SiC MOSFET to około jedna piąta sumy IGBT i diody gaszącej. Dlatego w zastosowaniach o dużej gęstości mocy i szybkich napędach silnikowych wartość tranzystorów MOSFET SiC może być dobrze odzwierciedlona, w tym tranzystorów MOSFET SiC 650 V.
Pod względem odporności na wysokie napięcie, wysokonapięciowe urządzenia SiC o dużej prędkości powyżej 1200 V mogą poprawić wydajność systemu i gęstość mocy systemu poprzez zwiększenie częstotliwości przełączania systemu. Oto dwa przykłady:
· W przypadku jednostki napędowej stosu ładowania DC pojazdów elektrycznych, jeśli używany jest Si MOSFET, dwustopniowe LLC muszą być połączone szeregowo, a obwód jest skomplikowany. W przypadku zastosowania SiC MOSFET można zrealizować jednostopniową LLC, co znacznie zwiększa moc pojedynczej jednostki jednostki zasilającej stosu ładującego.
· Do zasilania flyback w układzie trójfazowym idealnym rozwiązaniem jest również 1700V SiC MOSFET. W porównaniu z krzemowym MOSFET 1500V, straty można zmniejszyć o 50%, a wydajność można zwiększyć o 2,5%.
Pod względem niezawodności i zapewnienia jakości, urządzenia SiC mają dwa typy: brama planarna i brama wykopowa. Bramka wykopowa Infineon SiC MOSFET może dobrze uniknąć problemu niezawodności tlenku bramki w bramce planarnej, a gęstość mocy jest również wyższa.
Właśnie ze względu na te doskonałe właściwości SiC MOSFET ma odpowiednie zastosowanie w falownikach fotowoltaicznych, UPS, ESS, ładowaniu pojazdów elektrycznych, ogniwach paliwowych, napędach silnikowych i pojazdach elektrycznych.
Czy jednak węglik krzemu stanie się najlepszym rozwiązaniem do wszystkich zastosowań?
Jak wszyscy wiemy, technologia IGBT, przedstawiciel półprzewodników mocy opartych na krzemie, napotkała pewne trudności w dalszej poprawie wydajności. Straty przełączania i zmniejszenie spadku napięcia nasycenia przewodzenia są wzajemnie ograniczone, a przestrzeń do zmniejszania strat i poprawy wydajności jest coraz mniejsza, więc przemysł zaczął mieć nadzieję, że SiC może stać się przełomową technologią. Jednak pogląd ten nie jest zbyt wyczerpujący. Przede wszystkim rozwija się również technologia krzemowych tranzystorów IGBT reprezentowana przez firmę Infineon. TRENCHSTOP™5 i IGBT7 wykorzystujące technologię mikrowykopów to nowe kamienie milowe. Wraz z postępem technologii pakowania wzrasta wydajność i gęstość mocy urządzeń IGBT. Wyższy. Jednocześnie produkty opracowane do różnych zastosowań mogą być specjalnie zoptymalizowane w celu poprawy wydajności urządzeń krzemowych w systemie, poprawiając w ten sposób wydajność systemu i opłacalność. Dlatego procesowi rozwoju półprzewodników trzeciej generacji muszą towarzyszyć urządzenia krzemowe. Równolegle z rozwojem technologii rozważane są również czynniki wartości handlowej na dużą skalę dla różnych zastosowań. Oczekuje się, że wkrótce urządzenia trzeciej generacji znajdą zastosowanie we wszystkich aplikacjach. Zastąpienie na scenie urządzeń krzemowych jest nierealne.
