För några dagar sedan diskuterade Chen Ziying, marknadschef för Infineon Industrial Power Control Division, Greater China, och Mr. Cheng Wentao, Infineon Technology Power and Sensing Division, Application Marketing Director i Greater China, värdet av tredje generationens halvledare teknik och industriell utveckling i en medieintervju. Fördjupad tolkning av teknik och tekniktrender.
I eran efter morerna, å ena sidan, strävar det mänskliga samhället efter att förbättra livskvaliteten med teknologier som Internet of Everything, artificiell intelligens, big data, smarta städer och intelligenta transporter och utvecklingstakten accelererar. Å andra sidan har förbättring av de globala klimatförhållandena genom att leva med låga koldioxidutsläpp i allt högre grad blivit allas konsensus.
För närvarande är ungefär en tredjedel av den globala energiefterfrågan efterfrågan på el. Den ökande efterfrågan på energi, den gradvisa uttömningen av fossila bränsleresurser och klimatförändringarna kräver att vi hittar smartare och mer effektiv energiproduktion, överföring och distribution. , Förvaring och användning.
I hela energiomvandlingskedjan kan tredje generationens halvledartekniks energibesparingspotential ge ett stort bidrag till att uppnå långsiktiga globala energisparmål. Dessutom bidrar produkter och lösningar med breda bandgap till att förbättra effektiviteten, öka densiteten, minska storleken, minska vikten och minska de totala kostnaderna. Därför kommer de att användas i stor utsträckning inom transporter, datacenter, smarta byggnader, hushållsapparater, personliga elektroniska enheter etc. Bidra till energieffektivisering i applikationsscenarierna.
Till exempel, vid tillämpningen av kraftelektroniska system, har höghastighetskraftenheter med motstå spänningar över 1200V förväntats dyka upp. Sådana enheter är idag's icke-SiC MOSFET. Silikon MOSFET används främst i låg- och medeleffektfältet under 650V.
Förutom hög hastighet har kiselkarbid också egenskaperna hög värmeledningsförmåga, hög nedbrytningsfältstyrka, hög mättad elektrondrifthastighet, etc., och är särskilt lämplig för applikationer som kräver hög temperatur, hög effekt, högt tryck, hög frekvens , och svåra förhållanden som strålningsmotstånd. .
Effekttäthet är en annan viktig aspekt av enhetsteknologins värde. Chipområdet för SiC MOSFET är mycket mindre än IGBT. Till exempel är storleken på 100A/1200V SiC MOSFET ungefär en femtedel av summan av IGBT och frihjulsdiod. Därför, i applikationer med hög effekttäthet och höghastighetsmotordrift, kan värdet av SiC MOSFETs väl återspeglas, inklusive 650V SiC MOSFETs.
När det gäller högspänningsresistans kan högspännings-SiC-höghastighetsenheter över 1200V förbättra systemets prestanda och systemeffekttäthet genom att öka systemets växlingsfrekvens. Här är två exempel:
· För kraftenheten i DC-laddningshögen för elfordon, om Si MOSFET används, måste tvåstegs LLC:er anslutas i serie, och kretsen är komplicerad. Om SiC MOSFET används kan en enstegs LLC realiseras, vilket avsevärt ökar enenhetseffekten för kraftenheten i laddningshögen.
· För återgångsströmförsörjningen i ett trefassystem är 1700V SiC MOSFET också en perfekt lösning. Jämfört med 1500V kisel MOSFET kan förlusten minskas med 50% och effektiviteten kan ökas med 2,5%.
När det gäller tillförlitlighet och kvalitetssäkring har SiC-enheter två typer: plan grind och dikesgrind. Infineons trench gate SiC MOSFET kan mycket väl undvika gateoxidtillförlitlighetsproblemet för den plana gate, och effekttätheten är också högre.
Det är just på grund av dessa utmärkta egenskaper hos SiC MOSFET som den har motsvarande applikationer i fotovoltaiska växelriktare, UPS, ESS, laddning av elfordon, bränsleceller, motordrifter och elfordon.
Men kommer kiselkarbid att bli den ultimata lösningen för alla applikationer?
Som vi alla vet har IGBT-teknik, en representant för kiselbaserade krafthalvledare, stött på vissa svårigheter med att ytterligare förbättra prestandan. Omkopplingsförlusten och minskningen av ledningsmättnadsspänningsfallet är ömsesidigt begränsade, och utrymmet för att minska förlusterna och förbättra effektiviteten blir mindre och mindre, så industrin har börjat hoppas att SiC kan bli en störande teknologi. Denna uppfattning är dock inte särskilt heltäckande. Först och främst går också tekniken för kiselbaserade IGBT som representeras av Infineon framåt. TRENCHSTOP™5 och IGBT7 som använder mikrotrench-teknik är nya milstolpar. Med utvecklingen av förpackningsteknik ökar prestanda och effekttäthet för IGBT-enheter. Högre. Samtidigt kan produkter som utvecklats för olika applikationer optimeras speciellt för att förbättra prestanda hos silikonenheter i systemet och därigenom förbättra systemets prestanda och kostnadseffektivitet. Därför måste utvecklingsprocessen för tredje generationens halvledare åtföljas av silikonenheter. Samtidigt med teknikutvecklingen finns även hänsyn till storskaliga kommersiella värdefaktorer för olika tillämpningar. Det förväntas att tredje generationens enheter snart kommer att användas i alla applikationer. Det är orealistiskt att ersätta silikonenheter i scenen.
