Pred niekoľkými dňami pán Chen Ziying, marketingový riaditeľ divízie Infineon Industrial Power Control, Veľká Čína, a pán Cheng Wentao, divízia Infineon Technology Power and Sensing, riaditeľ aplikačného marketingu Veľkej Číny, diskutovali o hodnote polovodičov tretej generácie technologický a priemyselný rozvoj v rozhovore pre médiá. Hĺbkový výklad technológií a technologických trendov.
V post-Moorovej ére sa na jednej strane ľudská spoločnosť snaží o zlepšenie kvality života pomocou technológií, ako je internet všetkého, umelá inteligencia, veľké dáta, inteligentné mestá a inteligentná doprava a tempo rozvoja. sa zrýchľuje. Na druhej strane, zlepšenie globálnych klimatických podmienok prostredníctvom nízkouhlíkového života sa čoraz viac stáva konsenzom každého.
V súčasnosti asi jednu tretinu celosvetového dopytu po energii tvorí dopyt po elektrine. Zvyšujúci sa dopyt po energii, postupné vyčerpávanie zdrojov fosílnych palív a zmena klímy si vyžadujú, aby sme našli inteligentnejšiu a efektívnejšiu výrobu, prenos a distribúciu energie. , Skladovanie a používanie.
V celom reťazci premeny energie môže potenciál úspory energie polovodičovej technológie tretej generácie výrazne prispieť k dosiahnutiu dlhodobých globálnych cieľov v oblasti úspory energie. Produkty a riešenia so širokým pásmom navyše prispievajú k zlepšeniu účinnosti, zvýšeniu hustoty, zníženiu veľkosti, zníženiu hmotnosti a zníženiu celkových nákladov. Preto budú široko používané v doprave, dátových centrách, inteligentných budovách, domácich spotrebičoch, osobných elektronických zariadeniach atď. Prispejú k zvýšeniu energetickej účinnosti v aplikačných scenároch.
Napríklad pri aplikácii výkonových elektronických systémov sa očakáva výskyt vysokorýchlostných výkonových zariadení s výdržným napätím nad 1200 V. Takéto zariadenia sú dnes' MOSFET bez SiC. Kremíkový MOSFET sa používa hlavne v oblasti nízkeho a stredného výkonu pod 650 V.
Okrem vysokej rýchlosti má karbid kremíka aj vlastnosti vysokej tepelnej vodivosti, vysokej intenzity prierazného poľa, vysokej rýchlosti driftu nasýtených elektrónov atď., A je obzvlášť vhodný pre aplikácie, ktoré vyžadujú vysokú teplotu, vysoký výkon, vysoký tlak, vysokú frekvenciu. a drsné podmienky, ako je odolnosť voči žiareniu. .
Hustota výkonu je ďalším dôležitým aspektom hodnoty technológie zariadenia. Oblasť čipu SiC MOSFET je oveľa menšia ako oblasť IGBT. Napríklad veľkosť 100A/1200V SiC MOSFET je asi jedna pätina súčtu IGBT a voľnobežnej diódy. Preto v aplikáciách s vysokou hustotou výkonu a vysokorýchlostným pohonom motora sa hodnota SiC MOSFET môže dobre odrážať, vrátane 650 V SiC MOSFET.
Pokiaľ ide o odolnosť voči vysokému napätiu, vysokonapäťové vysokorýchlostné zariadenia SiC nad 1200 V môžu zlepšiť výkon systému a hustotu výkonu systému zvýšením spínacej frekvencie systému. Tu sú dva príklady:
· Pre pohonnú jednotku jednosmerného nabíjania elektrických vozidiel, ak sa použije Si MOSFET, dvojstupňové LLC musia byť zapojené do série a obvod je komplikovaný. Ak sa použije SiC MOSFET, je možné realizovať jednostupňový LLC, ktorý výrazne zvyšuje výkon jednej jednotky pohonnej jednotky nabíjacej hromady.
· Pre flyback napájanie v trojfázovom systéme je 1700V SiC MOSFET tiež perfektným riešením. V porovnaní s 1500V kremíkovým MOSFET môže byť strata znížená o 50% a účinnosť môže byť zvýšená o 2,5%.
Pokiaľ ide o spoľahlivosť a zabezpečenie kvality, zariadenia SiC majú dva typy: rovinnú bránu a priekopovú bránu. Priekopová brána SiC MOSFET spoločnosti Infineon môže dobre zabrániť problému spoľahlivosti hradla s oxidom planárnej brány a hustota výkonu je tiež vyššia.
Práve pre tieto vynikajúce vlastnosti SiC MOSFET má zodpovedajúce aplikácie vo fotovoltaických meničoch, UPS, ESS, nabíjaní elektromobilov, palivových článkoch, motorových pohonoch a elektrických vozidlách.
Stane sa však karbid kremíka konečným riešením pre všetky aplikácie?
Ako všetci vieme, technológia IGBT, predstaviteľ výkonových polovodičov na báze kremíka, sa stretla s určitými ťažkosťami pri ďalšom zlepšovaní výkonu. Strata pri prepínaní a redukcia poklesu saturačného napätia vedenia sú vzájomne obmedzené a priestor na znižovanie strát a zlepšovanie účinnosti je stále menší a menší, takže priemysel začal dúfať, že SiC sa môže stať rušivou technológiou. Tento pohľad však nie je príliš komplexný. V prvom rade napreduje aj technológia IGBT na báze kremíka zastúpená spoločnosťou Infineon. TRENCHSTOP™5 a IGBT7 využívajúce technológiu micro-trench sú nové míľniky. S pokrokom v technológii balenia sa výkon a hustota výkonu IGBT zariadení zvyšuje. Vyššie. Zároveň môžu byť produkty vyvinuté pre rôzne aplikácie špeciálne optimalizované na zlepšenie výkonu kremíkových zariadení v systéme, čím sa zlepší výkon systému a nákladová efektívnosť. Preto vývojový proces polovodičov tretej generácie musia sprevádzať kremíkové zariadenia. Súčasne s rozvojom technológie existujú aj úvahy o veľkých komerčných hodnotových faktoroch pre rôzne aplikácie. Očakáva sa, že zariadenia tretej generácie budú čoskoro použité vo všetkých aplikáciách. Nahradiť kremíkové zariadenia na scéne je nereálne.
