Hace unos días, el Sr. Chen Ziying, Director de Marketing de la División de Control de Energía Industrial de Infineon, Gran China, y el Sr. Cheng Wentao, División de Sensores y Energía de Infineon Technology, Director de Marketing de Aplicaciones de la Gran China, discutieron el valor de los semiconductores de tercera generación. tecnología y desarrollo industrial en una entrevista con los medios. Interpretación en profundidad de la tecnología y las tendencias tecnológicas.
En la era post-Moor, por un lado, la sociedad humana persigue la mejora de la calidad de vida con tecnologías como Internet of Everything, inteligencia artificial, big data, ciudades inteligentes y transporte inteligente, y el ritmo de desarrollo. está acelerando. Por otro lado, la mejora de las condiciones climáticas globales mediante una vida con bajas emisiones de carbono se ha convertido cada vez más en un consenso de todos.
En la actualidad, alrededor de un tercio de la demanda mundial de energía es la demanda de electricidad. La creciente demanda de energía, el agotamiento gradual de los recursos de combustibles fósiles y el cambio climático nos obligan a encontrar una producción, transmisión y distribución de energía más inteligente y eficiente. , Almacenamiento y uso.
En toda la cadena de conversión de energía, el potencial de ahorro de energía de la tecnología de semiconductores de tercera generación puede hacer una gran contribución al logro de los objetivos globales de ahorro de energía a largo plazo. Además, los productos y soluciones con banda prohibida amplia son propicios para mejorar la eficiencia, aumentar la densidad, reducir el tamaño, reducir el peso y reducir los costos totales. Por lo tanto, serán ampliamente utilizados en transporte, centros de datos, edificios inteligentes, electrodomésticos, dispositivos electrónicos personales, etc. Contribuirán a la mejora de la eficiencia energética en los escenarios de aplicación.
Por ejemplo, en la aplicación de sistemas electrónicos de potencia, se esperaba que aparecieran dispositivos de potencia de alta velocidad con voltajes soportados por encima de 1200V. Estos dispositivos son los MOSFET no SiC de&de hoy. El MOSFET de silicio se utiliza principalmente en el campo de potencia baja y media por debajo de 650V.
Además de alta velocidad, el carburo de silicio también tiene las características de alta conductividad térmica, alta fuerza de campo de ruptura, alta tasa de deriva de electrones saturados, etc., y es especialmente adecuado para aplicaciones que requieren alta temperatura, alta potencia, alta presión, alta frecuencia. y condiciones duras como la resistencia a la radiación. .
La densidad de potencia es otro aspecto importante del valor de la tecnología del dispositivo. El área del chip de SiC MOSFET es mucho más pequeña que la de IGBT. Por ejemplo, el tamaño del MOSFET SiC 100A / 1200V es aproximadamente una quinta parte de la suma de IGBT y diodo de rueda libre. Por lo tanto, en aplicaciones de alta densidad de potencia y accionamiento de motor de alta velocidad, el valor de los MOSFET de SiC se puede reflejar bien, incluidos los MOSFET de SiC de 650 V.
En términos de resistencia a alto voltaje, los dispositivos de alta velocidad de SiC de alto voltaje por encima de 1200 V pueden mejorar el rendimiento del sistema y la densidad de potencia del sistema al aumentar la frecuencia de conmutación del sistema. A continuación, se muestran dos ejemplos:
· Para la unidad de potencia de la pila de carga de CC de vehículos eléctricos, si se utiliza Si MOSFET, los LLC de dos etapas deben conectarse en serie y el circuito es complicado. Si se utiliza SiC MOSFET, se puede realizar un LLC de una sola etapa, lo que aumenta en gran medida la potencia de una sola unidad de la unidad de potencia de la pila de carga.
· Para la fuente de alimentación flyback en un sistema trifásico, 1700V SiC MOSFET también es una solución perfecta. En comparación con el MOSFET de silicio de 1500 V, la pérdida se puede reducir en un 50% y la eficiencia se puede aumentar en un 2,5%.
En términos de confiabilidad y garantía de calidad, los dispositivos de SiC tienen dos tipos: puerta plana y puerta de trinchera. La compuerta de trinchera de Infineon SiC MOSFET bien puede evitar el problema de confiabilidad del óxido de la compuerta de la compuerta plana, y la densidad de potencia también es mayor.
Es precisamente por estas excelentes propiedades del SiC MOSFET que tiene aplicaciones correspondientes en inversores fotovoltaicos, UPS, ESS, carga de vehículos eléctricos, pilas de combustible, accionamientos de motor y vehículos eléctricos.
Sin embargo, ¿se convertirá el carburo de silicio en la solución definitiva para todas las aplicaciones?
Como todos sabemos, la tecnología IGBT, un representante de los semiconductores de potencia basados en silicio, ha encontrado algunas dificultades para mejorar aún más el rendimiento. La pérdida de conmutación y la reducción de la caída de voltaje de saturación de conducción están mutuamente restringidas, y el espacio para reducir las pérdidas y mejorar la eficiencia es cada vez más pequeño, por lo que la industria ha comenzado a esperar que el SiC pueda convertirse en una tecnología disruptiva. Sin embargo, esta visión no es muy completa. En primer lugar, la tecnología de los IGBT basados en silicio representados por Infineon también está progresando. TRENCHSTOP ™ 5 e IGBT7 que utilizan tecnología de micro-zanjas son nuevos hitos. Con el avance de la tecnología de envasado, el rendimiento y la densidad de potencia de los dispositivos IGBT están aumentando. Más alto. Al mismo tiempo, los productos desarrollados para diferentes aplicaciones pueden optimizarse especialmente para mejorar el rendimiento de los dispositivos de silicio en el sistema, mejorando así el rendimiento del sistema y la rentabilidad. Por tanto, el proceso de desarrollo de semiconductores de tercera generación debe ir acompañado de dispositivos de silicio. Al mismo tiempo que el desarrollo de la tecnología, también hay consideraciones para factores de valor comercial a gran escala para diferentes aplicaciones. Se espera que los dispositivos de tercera generación pronto se utilicen en todas las aplicaciones. No es realista reemplazar los dispositivos de silicio en la escena.
