Чипсы из карбида кремния Kickstart - новая эра в силовой электронике
Устройства SiC - как диоды, так и транзисторы - проникают в автомобильную, энергетическую и индустриальную среду на фоне мощных возможностей обработки и экономии электроэнергии.
Микросхемы карбида кремния (SiC) наконец достигают точки перегиба на рынке силовой электроники, где они значительно улучшают коммутационные характеристики и, таким образом, повышают эффективность схем управления двигателем и преобразования мощности в блоках питания с коррекцией коэффициента мощности (PFC), зарядных устройствах, фотоэлектрических инверторах и поезда.
Более того, хотя SiC-диоды составляют почти 85% от текущих поставок, согласно Yole Développement (Yole), SiC-транзисторы растут гораздо быстрее.
Высокий спрос на компоненты SiC
Анализ Yole также показывает, что прямо сейчас источник питания PFC является ведущим приложением, использующим диоды SiC. Блок питания PFC потребляет большие объемы этих диодов, используемых в мощных источниках питания для центров обработки данных, сотовых базовых станций и промышленных приложений.
Силовой модуль Rohm 1200V / 300A SiC для инверторов и преобразователей в кондиционерах и промышленном оборудовании для солнечной энергии объединяет барьерный диод Шоттки (SBD) и MOSFET в единую упаковку. Изображение предоставлено Rohm
Полупроводниковый материал SiC, имеющий большую ширину запрещенной зоны и более высокую подвижность электронов, может работать при более высоких напряжениях с меньшим током утечки. Далее, SiC-транзисторы и диоды могут функционировать на более высоких частотах и поддерживать большую температуру без компромиссов по надежности.
Кроме того, меньшее количество дефектов кристалла по сравнению с кремниевыми материалами делает их очень подходящими для зарядных устройств питания в электрических, гибридных и транспортных средствах на топливных элементах. Тот факт, что соображения размера и веса имеют решающее значение в автомобильном дизайне, также делает неопытные чипы SiC, поскольку они могут уменьшить потребность в устройствах для управления теплом, радиатора и охлаждения в транспортных средствах.
Например, Toyota заявляет, что добилась 5% -ной топливной эффективности за счет сокращения размера систем управления мощностью почти на 80%. Затем появилась новая победа Rohm с Tesla для диодов SiC Schottky в зарядных устройствах EV, которая также подтверждает обещание технологии SiC в гибридных и полноэлектрических транспортных средствах.
Переход на 6-дюймовые вафли
МОП-транзисторы SiC предлагают почти в 10 раз поле пробоя и в три раза большую теплопроводность по сравнению с их силиконовыми аналогами. Итак, что удерживает их?
Для начала устройства SiC относительно новы для производственных мощностей, что приводит к более высоким затратам на пластину.
1000-вольтовый SiC-МОП-транзистор от Wolfspeed, теперь входящий в Infineon, предназначен для электрических и гибридных автомобилей. Изображение предоставлено Wolfspeed
Отчет Yole также указывает на проблемы с цепочкой поставок, особенно для 6-дюймовых пластин, где Infineon теперь занимает командную позицию после приобретения мощности Cree и подразделения RF, специализирующегося на устройствах SiC: Wolfspeed. В докладе задается важный вопрос: будет ли Infineon поставлять SiC-пластины другим чипмейкерам, таким как Кри?
Существуют также проблемы с упаковкой и связью; здесь наблюдатели от промышленности ожидают, что статус Infineon как ведущего чипмейкера может ускорить рост производительности и производительности для продуктов SiC.
Например, Infineon может использовать свое производственное мастерство, чтобы снизить планку в случае высоких затрат на SiC-пластину.
2017 год, вероятно, принесет большую ясность в будущее устройств SiC в силовой электронике.