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              半導體

              碳化硅增長勢頭強勁 英飛凌加速布局

              作者:張心怡來源:中國電子報、電子信息產業網發布時間:2020-04-25 12:29我要評論

              功率半導體是電能轉換和電路控制的核心。在信息化建設加速發展的過程中,電子電力產業對功率半導體的要求愈發嚴格,以碳化硅為代表的寬禁帶半導體備受期待。作為全球市占率最高的功率器件供應商,英飛凌在碳化硅有著超過十年的布局。近日,英飛凌發布了最新的碳化硅產品系列,進一步完善在600/650V功率半導體的產品組合和碳化硅應用范圍。關于碳化硅市場前景、英飛凌的布局和投入,英飛凌科技電源與傳感系統事業部大中華區開關電源應用高級市場經理陳清源分享了自己的觀點。

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              碳化硅市場呈現高成長率

              碳化硅的帶隙約為硅材料的三倍,可以運行更高的電壓,達到更高的轉換效率和開關頻率,并縮小功率器件的體積和重量。相比硅和氮化鎵,碳化硅適用的電壓范圍較高,從650V到高壓3.3kV,因而應用范圍較為廣泛,例如風電、大數據中心的供電等。此外,碳化硅能兼顧性能、易用性、堅固性,在高溫和惡劣環境下保證可靠性。

              雖然碳化硅市場還處在早期階段,但已經顯現出比硅更快的增長速度。IHS 數據顯示,650V碳化硅MOSFET將在今年達到5000萬美元的市場份額,2028年市場份額將達到1億6000萬美元,年復合成長率為16%。

              英飛凌在碳化硅領域有著超過10年的經驗,電源與傳感系統事業部、工控部門及車用部門都在研發碳化硅產品。其中碳化硅二極管已經推出十幾年,產品迭代到第六代。今年2月,英飛凌推出了650V CoolSiC?MOSFET新品,解決方案涉及數據中心、PSU電源、儲能系統、不間斷電源系統。陳清源表示,碳化硅MOSFET是一個突破性的器件,其功率密度的提升可以幫助客戶實現更輕薄短小的器件設計,縮小系統尺寸、降低占用空間。針對集成度較高的場景,例如通信基站,碳化硅器件能簡化設計,并有效降低系統成本。

              目前,英飛凌碳化硅功率器件的目標市場覆蓋服務器、數據中心,例如通訊電源,4G、5G、大基站、小基站等。同時,英飛凌對工業電源、光伏、充電樁、不間斷電源系統,以及能源儲存等市場有著較強的成長預期。

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              完善碳化硅產品布局

              最新發布的650 V CoolSiC?MOSFET系列,進一步完善了英飛凌在600V/650V細分領域的硅基、碳化硅以及氮化鎵功率半導體產品組合,并擴展了碳化硅產品的應用范圍。據悉,該系列面向服務器、電信和工業SMPS、太陽能系統、能源存儲和電池化成、不間斷電源、電機控制和驅動以及電動汽車充電在內的大量應用與日俱增的能效、功率密度和可靠性需求。

              英飛凌電源管理及多元化市場事業部高壓轉換業務高級總監Steffen Metzger表示, CoolSiC?系列為英飛凌邁向工業碳化硅MOSFET開關領域頭號供應商提供有力支持。

              與市面上其它硅基以及碳化硅解決方案相比,650 V CoolSiC?MOSFET的優勢在于更高開關頻率下更優的開關效率以及出色的可靠性。得益于與溫度相關的超低導通電阻,讓器件具備出色的熱性能。此外,該系列還采用了堅固耐用的體二極管,有非常低的反向恢復電荷,比最佳的超結CoolMOS?MOSFET低80%左右。其換向堅固性,實現了98%的整體系統效率,如通過連續導通模式圖騰柱功率因素校正(PFC)。

              與英飛凌過去發布的CoolSiC?MOSFET產品相比,全新650V系列基于英飛凌的溝槽半導體技術。通過最大限度地發揮碳化硅強大的物理特性,確保了器件具有出色的可靠性、出類拔萃的開關損耗和導通損耗。此外,它們還具備最高的跨導水平(增益)、4V的閾值電壓(Vth)和短路穩健性。

              溝槽技術可以在毫不折衷的情況下,在應用中實現最低的損耗,并在運行中實現最佳可靠性。陳清源表示,英飛凌在溝槽式設計已經有20年的經驗積累,在良率控制和穩定性控制方面,已經很有心得。

              “在同樣的可靠度上面,碳化硅溝槽式的設計會遠比平面式的碳化硅MOS擁有更高的性能。我們在談一個未來新的突破性的元件,當然是看到它的性能。借由這個溝槽式的設計,我們可以讓它的性能發揮到極致。” 陳清源說。

              為了簡化采用650 V CoolSiC?MOSFET的應用設計,確保器件高效運行,英飛凌還提供了專用的單通道和雙通道電氣隔離EiceDRIVER柵極驅動器IC。通過整合CoolSiC開關和專用的柵極驅動器IC,有助于降低系統成本和總擁有成本,以及提高能效。CoolSiC?MOSFET可與其它英飛凌EiceDRIVER柵極驅動器系列IC無縫協作。

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              未來將長期投資碳化硅

              在硅功率器件市場,英飛凌已經是占有率最高的供應商。隨著碳化硅等寬禁帶半導體材料的市場認可度逐步提升,陳清源表示,英飛凌會將投資分散到硅、碳化硅和氮化鎵三個部分。

              “正是因為低壓MOS、高壓MOS,還有IGBT等硅器件帶來的穩定收入,使得我們可以投資在一些新的產品、新的技術、新的應用。無論是碳化硅也好,氮化鎵也好,都是需要持續的投資。硅的部分我們會持續投入,只是我們會將我們的投入分散到Si、SiC和GaN三個部分。”陳清源說。

              陳清源將發展碳化硅比作“超級馬拉松”。他表示,英飛凌會繼續在年底推出新的碳化硅產品,預計2021擴展到50個產品以上,并針對不同的應用場景、價格考量、瓦特數,提供不同的技術產品方案。

              “發展碳化硅是一個長期的比賽。英飛凌有這個優勢,除了在電源的領域經營了那么久,加上硅的生意可以支持我們持續的投資。當然,我們看到一些碳化硅產品的未來性,事實上它的高成長率會支持我們繼續投資。我們樂見競爭、有競爭才有進步,”陳清源說。


              責任編輯:張心怡
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