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      聚焦光伏發電和充電樁 英飛凌碳化硅功率器件開發和應用引領同儕

      章鷹 ? 來源:電子發燒友原創 ? 作者:章鷹 ? 2018-05-21 09:03 ? 次閱讀

      隨著全球人口增加,數字化轉型都增加了能源的需求,同時由于全球環保意識抬頭,碳化硅SiC這種功率轉換材料頗受矚目。其中,英飛凌、ROHM掌握了碳化硅早期開發和持續推出產品的優勢,其功率模組在光伏等再生能源、UPS和充電樁領域,商機已經紛紛涌現。

      根據IHS Market的統計報告,英飛凌2017財年總營收70.63億歐元,工業功率控制營收12.06億歐元。英飛凌位列全球功率半導體領域的第一位,擁有18.5%的市場份額,是位列第二位的安森美的兩倍。英飛凌IGBT模塊在中國工業應用領域的市場份額位居第一。

      “在功率器件領域,大中華市場的銷售額已經占據英飛凌全球銷售額的一半,我們非常重視中國客戶的聲音,致力于為中國客戶提供定制化的產品。” 英飛凌科技(中國)有限公司大中華區工業功率控制事業部副總裁于代輝表示。“在中國制造2025年定義的10個行業,有先進軌道交通、高檔數控機床、機器人、新能源汽車等8個行業與英飛凌相關,英飛凌先進功率半導體可以幫助家電企業和眾多中國制造企業實現從產品數量到產品質量的提升。”

      圖1:英飛凌大中華區工業功率控制事業部副總裁于代輝先生

      英飛凌在IGBT一代功率半導體是龍頭企業,如何保持下一代技術繼續領先?于代輝指出,半導體功率器件的未來主流將是碳化硅器件,英飛凌在碳化硅功率器件研發、產能制造和系統解決方案上的投入,已經推出系列的碳化硅功率器件。就碳化硅技術的最新進展、市場趨勢和應用趨勢,英飛凌大中華區工業功率控制事業部副總裁于代輝和英飛凌科技香港有限公司總監馬國偉先生做了精彩的分享。

      全球碳化硅市場趨勢和三大應用領域

      據行業報告顯示,在中大功率領域(電壓1200V~6.5kV),IGBT是市場上的主流產品。IGBT現在每年市場容量達到50億美元,每年復合增長率達到8%。“據Yole預測,2020年全球SiC應用市場規模達到5億美元,到2022年全球SiC市場將會進一步增長達到10億美元的規模。” 于代輝一語指出了SiC應用市場目前正處于起步階段。

      據Yole的分析報告顯示,2009年以前,市面上只有英飛凌和CREE提供碳化硅二極管產品,截止到2017年,市場上已經有23家碳化硅二極管供應商。2010年,商用碳化硅MOSFET面試。2017年,碳化硅MOSFET供應商數目成倍增長,這都反映了碳化硅市場轉折點已來。

      “半導體功率器件的未來主流將是碳化硅器件,SiC應用不會完全取代IGBT,只是在一些高精尖領域應用,有非常大的優勢代替IGBT。” 于代輝表示,“電動車充電樁與光伏發電、UPS這三個比較典型的急需從傳統的Si器件升級到SiC器件的應用,未來英飛凌在車載充電、電機驅動、牽引等領域也會引入SiC技術和功率器件。”

      英飛凌科技香港有限公司總監馬國偉博士分析說,碳化硅(SiC)擁有優良的材料特性,可用作高性能的下一代功率半導體的基礎材料。使用SiC材料的器件擁有比傳統Si材料制品有更好的耐高溫耐高壓特性,從而能獲得更高的功率密度和能源效率。

      “碳化硅(SiC)比IGBT的硅基產品價格,大概貴3-5倍,但因為高頻,周圍電容電感用量明顯降低,使用SiC MOSFET的模塊,系統成本可以降低30%。我們看好的是SiC在未來市場的應用。”于代輝先生指出,碳化硅功率器件可以帶來的好處,更高頻率的控制,且功率模塊、線圈、電容尺寸明顯減小,最終系統成本的降低將開啟更多的市場應用空間。

      電力電子未來發展的趨勢之一是使用更高的開關頻率以獲得更緊密的系統設計,所以如何降低動態損耗至關重要。馬國偉表示,英飛凌開發的SiC MOSFET的低開關損耗特性可大幅降低在高開關頻率應用中的損耗。即時在低頻及低速應用,亦可帶來可觀的損耗下降。

      英飛凌持續15年投入,碳化硅功率器件確立領先優勢

      “英飛凌具備15年以上的SiC的研發生產經驗,可靠的6英寸SiC晶元供應保證。公司投資3500萬歐元做碳化硅的技術研發,未來還會繼續推進。碳化硅的原料、襯底、外延生長是緩慢的,如何保證可靠的原料供應?英飛凌和全球碳化硅的供應商簽署了長期的協議,確保碳化硅原料得到足夠的供應。我們有頂尖的技術團隊,擴展碳化硅研發團隊。2016年英飛凌推出CoolSiC品牌,2017年開始商業化。”于代輝對英飛凌的碳化硅器件的未來發展充滿信心。

      2002年,英飛凌最先在業界推出SiC肖特級二級管, 2010年推出包含碳化硅二極管的分立器件,2016年推出CoolSiC MOSFET 碳化硅模塊,英飛凌首款分立式1200 V CoolSiC MOSFET的導通電阻(RDS(ON))額定值為45 mΩ。2017年6月開始批量生產EASY 1B。上面的路線圖上展示了英飛凌碳化硅MOSFET系列新品迭代路徑。

      據記者調研得知,SiC技術領域,中國已經緊跟國外先進國家的步伐,在芯片、外延和平臺上形成了完整的生態鏈。業內專家表示,英飛凌代表的國際企業在6英寸晶元技術上的突破,未來碳化硅芯片產量會翻倍,芯片良率可以大規模的提升,成本大規模下降,這些利好消息都會推動包括光伏、充電樁、新能源汽車、UPS領域等碳化硅器件應用市場的升溫。

      英飛凌工業功率控制事業部總監馬國偉博士介紹說,SiC材料的晶體管可以實現比硅基功率器件更高的開關頻繁,因此可以提供高功率密度、超小的體積。馬國偉表示:“英飛凌的CoolSiC MOSFET具備更大靈活性,可提高效率和頻率。它們將有助于電源轉換方案的開發人員節省空間、減輕重量、降低散熱要求,并提高可靠性和降低系統成本。”

      馬國偉介紹說,中國的充電樁選址在城市昂貴的地段,體積要小同時還要能支持快速充電。幾臺車一起快速充電需要達到幾百千瓦的功率,一個電動汽車充電站更是要達到百萬瓦的功率,相當于一個小區用電的功率規模。傳統的硅基功率器件體積大,但SiC模塊則可以實現很小的體積滿足功率上的要求。

      在充電樁應用中,英飛凌的全碳化硅解決方案大幅提升功率密度,從而使充電設備變得更加輕巧便捷。臺達電子推出的碳化硅高速充電樁就是一個典型的案例,臺達電子經理言超表示,碳化硅模塊高效率、小體積和長壽命,非常適應未來充電樁高效率充電的需求,而且在IGBT替代中,除了碳化硅外,目前沒有其他新材料可以做到。

      于代輝先生在采訪當中一直強調,碳化硅市場涌入眾多的競爭者,對業界和行業是一件好事,證明了碳化硅技術在全球已經得到越來越多廣泛的支持,隨著芯片、分立器件和模塊在光伏、UPS、充電樁和其他新興領域的應用,未來市場前景更值得期盼。

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      根據2017年美國家庭駕駛調查,在單車輛家庭中,平均每日里程約為30英里。有兩臺車的家庭,第一輛車平....
      的頭像 汽車電子設計 發表于 12-07 10:01 ? 2420次 閱讀
      美國的電動汽車市場累計銷量終于突破了100萬臺

      GaN功率器件市場趨熱 英飛凌新方案細節曝光

      CoolGaN是英飛凌GaN增強模式高電子遷移率晶體管(E-HEMT)系列產品。最近該公司推出了兩款....
      發表于 12-06 18:06 ? 1239次 閱讀
      GaN功率器件市場趨熱 英飛凌新方案細節曝光

      英飛凌新推氮化鎵開關管驅動芯片

      隨著市場對高功率高電壓材料的需求增長,全球第三代半導體材料開始備受關注。第三代半導體材料具有更寬的禁....
      的頭像 寬禁帶半導體技術創新聯盟 發表于 12-06 16:20 ? 783次 閱讀
      英飛凌新推氮化鎵開關管驅動芯片

      盤點國內碳化硅產業鏈企業

      前不久,英飛凌宣布以1.39億美元收購初創企業Siltectra,獲得后者創新技術ColdSpilt....
      的頭像 半導體動態 發表于 12-06 16:06 ? 1804次 閱讀
      盤點國內碳化硅產業鏈企業

      國內碳化硅產業鏈企業大盤點

      【導讀】今天的觸摸顯示屏都是靠在玻璃上疊加一層氧化因(ITO)來實現,但隨著可折疊或可彎曲的智能手機....
      發表于 12-06 16:03 ? 1484次 閱讀
      國內碳化硅產業鏈企業大盤點

      安森美半導體發布汽車應用的碳化二極管

      推動高能效創新的安森美半導體發布了碳化硅 (SiC) 肖特基二極管的擴展系列,包括專門用于要求嚴苛的....
      的頭像 GaN世界 發表于 12-04 16:32 ? 477次 閱讀
      安森美半導體發布汽車應用的碳化二極管

      中國芯片產業與美國的技術差距,華為對美國芯片的依賴

      華為目前的兩大業務分別是通信設備和手機業務,這兩大業務的模擬芯片均主要來自于歐美企業,其中對美國模擬....
      的頭像 柏穎漫談 發表于 12-03 08:54 ? 2012次 閱讀
      中國芯片產業與美國的技術差距,華為對美國芯片的依賴

      圖說ROHM科技展 汽車、傳感熱門看點多

      今年的ROHM科技展以“羅姆對智能生活的貢獻”為主題,重點展示了ROHM在模擬技術、功率元器件、汽車....
      發表于 11-29 22:40 ? 1389次 閱讀
      圖說ROHM科技展 汽車、傳感熱門看點多

      Denso Corp斥資數千萬歐元入股英飛凌

      日本汽車零部件供應商Denso Corp.收購了德國芯片制造商英飛凌科技(Infineon Tech....
      的頭像 半導體觀察IC 發表于 11-29 16:47 ? 574次 閱讀
      Denso Corp斥資數千萬歐元入股英飛凌

      深度解析SiC/GaN功率轉換器驅動

      為了充分利用新型功率轉換技術,必須在轉換器設計中實施完整的 IC 生態系統,從最近的芯片到功率開關和....
      的頭像 亞德諾半導體 發表于 11-28 16:17 ? 978次 閱讀
      深度解析SiC/GaN功率轉換器驅動

      功率器件的應用領域和功率MOS結構與技術及邊緣終止符的詳細介紹

      本文檔的主要內容詳細介紹的是功率器件的應用領域和功率MOS結構與技術及邊緣終止符的詳細介紹資料免費下....
      發表于 11-28 08:00 ? 66次 閱讀
      功率器件的應用領域和功率MOS結構與技術及邊緣終止符的詳細介紹

      功率半導體之戰 Ga2O3挑戰GaN和SiC

      半導體世界可能會有一個新的參與者,它以氧化鎵技術的形式出現。
      的頭像 GaN世界 發表于 11-27 14:44 ? 554次 閱讀
      功率半導體之戰 Ga2O3挑戰GaN和SiC
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