În urmă cu câteva zile, domnul Chen Ziying, director de marketing al Diviziei de control al puterii industriale Infineon, China Mare, și domnul Cheng Wentao, Divizia de putere și detecție Infineon Technology, director de marketing de aplicații al Chinei Mari, au discutat despre valoarea semiconductorilor de a treia generație. tehnologie și dezvoltare industrială într-un interviu media. Interpretarea în profunzime a tehnologiei și a tendințelor tehnologice.
În epoca post-Moor, pe de o parte, societatea umană urmărește îmbunătățirea calității vieții cu tehnologii precum Internetul tuturor, inteligența artificială, datele mari, orașele inteligente și transportul inteligent și ritmul de dezvoltare. se accelerează. Pe de altă parte, îmbunătățirea condițiilor climatice globale prin trai cu emisii scăzute de carbon a devenit din ce în ce mai mult consensul tuturor.
În prezent, aproximativ o treime din cererea globală de energie este cererea de energie electrică. Creșterea cererii de energie, epuizarea treptată a resurselor de combustibili fosili și schimbările climatice ne impun să găsim producție, transport și distribuție de energie mai inteligente și mai eficiente. , Depozitare și utilizare.
În întregul lanț de conversie a energiei, potențialul de economisire a energiei al tehnologiei semiconductoare de a treia generație poate aduce o contribuție deosebită la atingerea obiectivelor globale de economisire a energiei pe termen lung. În plus, produsele și soluțiile cu bandgap largă sunt favorabile pentru îmbunătățirea eficienței, creșterea densității, reducerea dimensiunii, reducerea greutății și reducerea costurilor totale. Prin urmare, acestea vor fi utilizate pe scară largă în transport, centre de date, clădiri inteligente, electrocasnice, dispozitive electronice personale etc. Contribuie la îmbunătățirea eficienței energetice în scenariile de aplicare.
De exemplu, în aplicarea sistemelor electronice de putere, s-au așteptat să apară dispozitive de putere de mare viteză cu tensiuni de rezistență peste 1200V. Astfel de dispozitive sunt astăzi MOSFET-uri non-SiC'. MOSFET-ul de siliciu este utilizat în principal în domeniul de putere mică și medie sub 650V.
Pe lângă viteza mare, carbura de siliciu are, de asemenea, caracteristicile conductivității termice ridicate, intensitatea ridicată a câmpului de defalcare, rata mare de deplasare a electronilor saturati etc. și este potrivită în special pentru aplicații care necesită temperatură ridicată, putere mare, presiune înaltă, frecvență înaltă. , și condiții dure, cum ar fi rezistența la radiații. .
Densitatea de putere este un alt aspect important al valorii tehnologiei dispozitivului. Suprafața cipului MOSFET-ului SiC este mult mai mică decât cea a IGBT. De exemplu, dimensiunea MOSFET-ului 100A/1200V SiC este de aproximativ o cincime din suma IGBT și a diodei de roată liberă. Prin urmare, în aplicațiile cu densitate mare de putere și cu motor de viteză mare, valoarea MOSFET-urilor SiC poate fi bine reflectată, inclusiv MOSFET-urilor SiC de 650 V.
În ceea ce privește rezistența la înaltă tensiune, dispozitivele de mare viteză SiC de înaltă tensiune peste 1200V pot îmbunătăți performanța sistemului și densitatea puterii sistemului prin creșterea frecvenței de comutare a sistemului. Iată două exemple:
· Pentru unitatea de alimentare a grămezii de încărcare DC a vehiculelor electrice, dacă se folosește Si MOSFET, LLC-urile în două trepte trebuie conectate în serie, iar circuitul este complicat. Dacă se folosește MOSFET SiC, se poate realiza un LLC cu o singură etapă, ceea ce crește foarte mult puterea unei singure unități a unității de putere a grămezii de încărcare.
· Pentru alimentarea cu flyback într-un sistem trifazat, MOSFET-ul 1700V SiC este, de asemenea, o soluție perfectă. În comparație cu MOSFET de siliciu de 1500 V, pierderea poate fi redusă cu 50% și eficiența poate fi crescută cu 2,5%.
În ceea ce privește fiabilitatea și asigurarea calității, dispozitivele SiC au două tipuri: poartă plană și poartă de șanț. Poarta de șanț SiC MOSFET de la Infineon poate evita problema de fiabilitate a oxidului de poartă a porții plane, iar densitatea de putere este, de asemenea, mai mare.
Tocmai datorită acestor proprietăți excelente ale MOSFET-ului SiC are aplicații corespunzătoare în invertoarele fotovoltaice, UPS, ESS, încărcarea vehiculelor electrice, pile de combustie, motoare și vehicule electrice.
Cu toate acestea, va deveni carbura de siliciu soluția supremă pentru toate aplicațiile?
După cum știm cu toții, tehnologia IGBT, un reprezentant al semiconductorilor de putere pe bază de siliciu, a întâmpinat unele dificultăți în îmbunătățirea în continuare a performanței. Pierderea prin comutare și reducerea căderii tensiunii de saturație a conducției sunt limitate reciproc, iar spațiul pentru reducerea pierderilor și îmbunătățirea eficienței devine din ce în ce mai mic, astfel încât industria a început să spere că SiC poate deveni o tehnologie perturbatoare. Cu toate acestea, această viziune nu este foarte cuprinzătoare. În primul rând, progresează și tehnologia IGBT-urilor pe bază de siliciu reprezentată de Infineon. TRENCHSTOP™5 și IGBT7 care utilizează tehnologia micro-tranch sunt noi repere. Odată cu progresul tehnologiei de ambalare, performanța și densitatea de putere a dispozitivelor IGBT cresc. Superior. În același timp, produsele dezvoltate pentru diferite aplicații pot fi optimizate special pentru a îmbunătăți performanța dispozitivelor din siliciu din sistem, îmbunătățind astfel performanța sistemului și rentabilitatea. Prin urmare, procesul de dezvoltare a semiconductorilor de a treia generație trebuie să fie însoțit de dispozitive cu siliciu. În același timp cu dezvoltarea tehnologiei, există și considerații pentru factori de valoare comercială la scară largă pentru diferite aplicații. Este de așteptat ca dispozitivele din a treia generație să fie utilizate în curând în toate aplicațiile. Este nerealist să înlocuiești dispozitivele din silicon în scenă.
