Een paar dagen geleden bespraken de heer Chen Ziying, Marketing Director van Infineon Industrial Power Control Division, Greater China, en de heer Cheng Wentao, Infineon Technology Power and Sensing Division, Application Marketing Director of Greater China, de waarde van halfgeleiders van de derde generatie technologie en industriële ontwikkeling in een media-interview. Diepgaande interpretatie van technologie en technologietrends.
In het post-Moorse tijdperk streeft de menselijke samenleving enerzijds naar de verbetering van de kwaliteit van leven met technologieën zoals het Internet of Everything, kunstmatige intelligentie, big data, slimme steden en intelligent vervoer, en het tempo van de ontwikkeling versnelt. Aan de andere kant is het verbeteren van de mondiale klimaatomstandigheden door middel van een koolstofarme levensstijl in toenemende mate de consensus van iedereen geworden.
Momenteel bestaat ongeveer een derde van de wereldwijde energievraag uit de vraag naar elektriciteit. De toenemende vraag naar energie, de geleidelijke uitputting van fossiele brandstoffen en klimaatverandering vereisen dat we slimmere en efficiëntere energieproductie, -transmissie en -distributie vinden. , Opslag en gebruik.
In de gehele energieconversieketen kan het energiebesparingspotentieel van de derde generatie halfgeleidertechnologie een grote bijdrage leveren aan het bereiken van wereldwijde energiebesparingsdoelen op de lange termijn. Bovendien zijn producten en oplossingen met brede bandgap bevorderlijk voor het verbeteren van de efficiëntie, het vergroten van de dichtheid, het verkleinen van de afmetingen, het verminderen van het gewicht en het verlagen van de totale kosten. Daarom zullen ze op grote schaal worden gebruikt in transport, datacenters, slimme gebouwen, huishoudelijke apparaten, persoonlijke elektronische apparaten, enz. Bijdragen aan verbetering van de energie-efficiëntie in de toepassingsscenario's.
Bij de toepassing van vermogenselektronische systemen wordt bijvoorbeeld verwacht dat high-speed vermogensapparaten met een spanning van meer dan 1200 V zullen verschijnen. Dergelijke apparaten zijn tegenwoordig's niet-SiC MOSFET's. De silicium MOSFET wordt voornamelijk gebruikt in het lage en gemiddelde vermogensveld onder 650V.
Naast hoge snelheid heeft siliciumcarbide ook de kenmerken van een hoge thermische geleidbaarheid, hoge doorslagveldsterkte, hoge verzadigde elektronendriftsnelheid, enz., En is vooral geschikt voor toepassingen die hoge temperaturen, hoog vermogen, hoge druk, hoge frequentie vereisen en zware omstandigheden zoals stralingsbestendigheid. .
Vermogensdichtheid is een ander belangrijk aspect van de waarde van apparaattechnologie. Het chipoppervlak van SiC MOSFET is veel kleiner dan dat van IGBT. De grootte van 100A/1200V SiC MOSFET is bijvoorbeeld ongeveer een vijfde van de som van IGBT en vrijloopdiode. Daarom kan de waarde van SiC MOSFET's goed worden weerspiegeld in toepassingen met een hoge vermogensdichtheid en snelle motoraandrijving, inclusief 650V SiC MOSFET's.
In termen van hoogspanningsweerstand kunnen SiC-hogesnelheidsapparaten met hoog voltage boven 1200 V de systeemprestaties en de vermogensdichtheid van het systeem verbeteren door de schakelfrequentie van het systeem te verhogen. Hier zijn twee voorbeelden:
· Voor de voedingseenheid van de DC-laadstapel van elektrische voertuigen, als Si MOSFET wordt gebruikt, moeten tweetraps LLC's in serie worden aangesloten en is het circuit gecompliceerd. Als SiC MOSFET wordt gebruikt, kan een eentraps LLC worden gerealiseerd, wat het single-unit vermogen van de power unit van de laadpaal aanzienlijk verhoogt.
· Voor de flyback-voeding in een driefasensysteem is ook 1700V SiC MOSFET een perfecte oplossing. Vergeleken met 1500V silicium MOSFET kan het verlies met 50% worden verminderd en de efficiëntie met 2,5% worden verhoogd.
In termen van betrouwbaarheid en kwaliteitsborging hebben SiC-apparaten twee typen: vlakke poort en geulpoort. De SiC MOSFET van de geulpoort van Infineon kan het betrouwbaarheidsprobleem van de poortoxide van de vlakke poort goed vermijden, en de vermogensdichtheid is ook hoger.
Juist vanwege deze uitstekende eigenschappen van SiC MOSFET heeft het overeenkomstige toepassingen in fotovoltaïsche omvormers, UPS, ESS, opladen van elektrische voertuigen, brandstofcellen, motoraandrijvingen en elektrische voertuigen.
Wordt siliciumcarbide echter de ultieme oplossing voor alle toepassingen?
Zoals we allemaal weten, heeft de IGBT-technologie, een vertegenwoordiger van op silicium gebaseerde vermogenshalfgeleiders, enkele problemen ondervonden bij het verder verbeteren van de prestaties. Het schakelverlies en de vermindering van de geleidingsverzadigingsspanningsval zijn wederzijds beperkt, en de ruimte voor het verminderen van verliezen en het verbeteren van de efficiëntie wordt steeds kleiner, dus de industrie begint te hopen dat SiC een disruptieve technologie kan worden. Deze visie is echter niet erg volledig. Ten eerste vordert ook de technologie van op silicium gebaseerde IGBT's, vertegenwoordigd door Infineon. TRENCHSTOP™5 en IGBT7 met behulp van micro-trench-technologie zijn nieuwe mijlpalen. Met de vooruitgang van de verpakkingstechnologie nemen de prestaties en vermogensdichtheid van IGBT-apparaten toe. Hoger. Tegelijkertijd kunnen producten die voor verschillende toepassingen zijn ontwikkeld speciaal worden geoptimaliseerd om de prestaties van siliciumapparaten in het systeem te verbeteren, waardoor de systeemprestaties en kosteneffectiviteit worden verbeterd. Daarom moet het ontwikkelingsproces van halfgeleiders van de derde generatie vergezeld gaan van siliciumapparaten. Gelijktijdig met de ontwikkeling van technologie zijn er ook overwegingen voor grootschalige commerciële waardefactoren voor verschillende toepassingen. De verwachting is dat de apparaten van de derde generatie binnenkort in alle toepassingen zullen worden gebruikt. Het is onrealistisch om siliciumapparaten in de scene te vervangen.
