เมื่อไม่กี่วันก่อน Mr. Chen Ziying ผู้อำนวยการฝ่ายการตลาดของ Infineon Industrial Power Control Division, Greater China และ Mr. Cheng Wentao แผนก Infineon Technology Power and Sensing ผู้อำนวยการฝ่ายการตลาดแอปพลิเคชันของ Greater China กล่าวถึงคุณค่าของเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม เทคโนโลยีและการพัฒนาอุตสาหกรรมในการสัมภาษณ์สื่อ การตีความเชิงลึกเกี่ยวกับแนวโน้มของเทคโนโลยีและเทคโนโลยี
ในยุคหลังมัวร์ ด้านหนึ่ง สังคมมนุษย์กำลังไล่ตามการพัฒนาคุณภาพชีวิตด้วยเทคโนโลยีต่างๆ เช่น อินเทอร์เน็ตของทุกสิ่ง ปัญญาประดิษฐ์ บิ๊กดาต้า เมืองอัจฉริยะ การคมนาคมขนส่งอัจฉริยะ และจังหวะการพัฒนา กำลังเร่ง ในทางกลับกัน การปรับปรุงสภาพภูมิอากาศโลกด้วยการใช้ชีวิตแบบคาร์บอนต่ำได้กลายเป็นฉันทามติของทุกคนมากขึ้น
ปัจจุบันความต้องการพลังงานประมาณหนึ่งในสามของโลกเป็นความต้องการไฟฟ้า ความต้องการพลังงานที่เพิ่มขึ้น การสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงฟอสซิลอย่างค่อยเป็นค่อยไป และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทำให้เราต้องค้นหาการผลิต การส่ง และการจ่ายพลังงานที่ชาญฉลาดและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น , การจัดเก็บและการใช้งาน
ในห่วงโซ่การแปลงพลังงานทั้งหมด ศักยภาพในการประหยัดพลังงานของเทคโนโลยีเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามสามารถมีส่วนสนับสนุนอย่างมากในการบรรลุเป้าหมายการประหยัดพลังงานทั่วโลกในระยะยาว นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์และโซลูชัน bandgap แบบกว้างยังเอื้อต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพ เพิ่มความหนาแน่น ลดขนาด ลดน้ำหนัก และลดต้นทุนทั้งหมด ดังนั้นจะถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการขนส่ง ศูนย์ข้อมูล อาคารอัจฉริยะ เครื่องใช้ในบ้าน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนบุคคล ฯลฯ มีส่วนสนับสนุนในการปรับปรุงประสิทธิภาพพลังงานในสถานการณ์การใช้งาน
ตัวอย่างเช่น ในการประยุกต์ใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง คาดว่าจะมีอุปกรณ์ไฟฟ้าความเร็วสูงที่ทนต่อแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 1200V ปรากฏขึ้น อุปกรณ์ดังกล่าวเป็น MOSFET ที่ไม่ใช่ SiC ของ' ในปัจจุบัน ส่วนใหญ่ใช้ซิลิคอน MOSFET ในสนามพลังงานต่ำและปานกลางที่ต่ำกว่า 650V
นอกจากความเร็วสูงแล้ว ซิลิกอนคาร์ไบด์ยังมีคุณลักษณะของการนำความร้อนสูง ความแรงของสนามสลายสูง อัตราการลอยตัวของอิเล็กตรอนอิ่มตัวสูง ฯลฯ และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการอุณหภูมิสูง พลังงานสูง ความดันสูง ความถี่สูง และสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น การต้านทานการแผ่รังสี .
ความหนาแน่นของพลังงานเป็นอีกแง่มุมที่สำคัญของมูลค่าเทคโนโลยีของอุปกรณ์ พื้นที่ชิปของ SiC MOSFET นั้นเล็กกว่า IGBT มาก ตัวอย่างเช่น ขนาดของ 100A/1200V SiC MOSFET นั้นประมาณหนึ่งในห้าของผลรวมของ IGBT และไดโอดอิสระ ดังนั้น ในความหนาแน่นพลังงานสูงและการใช้งานมอเตอร์ไดรฟ์ความเร็วสูง ค่าของ SiC MOSFET สามารถสะท้อนออกมาได้ดี ซึ่งรวมถึง 650V SiC MOSFET
ในแง่ของความต้านทานไฟฟ้าแรงสูง อุปกรณ์ SiC แรงดันสูงที่มีความเร็วสูงกว่า 1200V สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบและความหนาแน่นของพลังงานของระบบโดยการเพิ่มความถี่ในการเปลี่ยนของระบบ นี่คือตัวอย่างสองตัวอย่าง:
· สำหรับหน่วยพลังงานของกองชาร์จ DC ของยานพาหนะไฟฟ้า หากใช้ Si MOSFET ต้องเชื่อมต่อ LLCs สองขั้นตอนเป็นอนุกรม และวงจรมีความซับซ้อน หากใช้ SiC MOSFET จะสามารถรับรู้ LLC แบบขั้นตอนเดียว ซึ่งเพิ่มกำลังหน่วยเดียวของหน่วยพลังงานของกองชาร์จอย่างมาก
· สำหรับแหล่งจ่ายไฟแบบ flyback ในระบบสามเฟส 1700V SiC MOSFET ก็เป็นโซลูชั่นที่สมบูรณ์แบบเช่นกัน เมื่อเทียบกับ MOSFET ซิลิคอน 1500V การสูญเสียสามารถลดลง 50% และประสิทธิภาพเพิ่มขึ้น 2.5%
ในแง่ของความน่าเชื่อถือและการประกันคุณภาพ อุปกรณ์ SiC มีสองประเภท: ประตูระนาบและประตูร่องลึก SiC MOSFET ของ Infineon สามารถหลีกเลี่ยงปัญหาความน่าเชื่อถือของ gate oxide ของ planar gate และความหนาแน่นของพลังงานก็สูงขึ้นเช่นกัน
เนื่องจากคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมเหล่านี้ของ SiC MOSFET จึงมีการใช้งานที่สอดคล้องกันในอินเวอร์เตอร์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์, UPS, ESS, การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า, เซลล์เชื้อเพลิง, มอเตอร์ไดรฟ์ และยานพาหนะไฟฟ้า
อย่างไรก็ตาม ซิลิกอนคาร์ไบด์จะกลายเป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับทุกการใช้งานหรือไม่
อย่างที่เราทราบกันดีว่าเทคโนโลยี IGBT ซึ่งเป็นตัวแทนของเซมิคอนดักเตอร์กำลังไฟฟ้าที่ใช้ซิลิกอน ประสบปัญหาบางอย่างในการปรับปรุงประสิทธิภาพเพิ่มเติม การสูญเสียสวิตชิ่งและการลดลงของแรงดันตกคร่อมความอิ่มตัวของการนำไฟฟ้านั้นมีข้อ จำกัด ร่วมกัน และพื้นที่สำหรับการลดความสูญเสียและปรับปรุงประสิทธิภาพก็เล็กลงเรื่อย ๆ ดังนั้นอุตสาหกรรมจึงเริ่มหวังว่า SiC จะกลายเป็นเทคโนโลยีก่อกวน อย่างไรก็ตาม มุมมองนี้ไม่ครอบคลุมมากนัก ประการแรก เทคโนโลยีของ IGBT ที่ใช้ซิลิกอนซึ่ง Infineon นำเสนอก็กำลังก้าวหน้าเช่นกัน TRENCHSTOP™5 และ IGBT7 ที่ใช้เทคโนโลยีร่องลึกขนาดเล็กเป็นก้าวใหม่ ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ ประสิทธิภาพและความหนาแน่นของพลังงานของอุปกรณ์ IGBT จึงเพิ่มขึ้น สูงกว่า ในเวลาเดียวกัน ผลิตภัณฑ์ที่พัฒนาขึ้นสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันสามารถถูกปรับให้เหมาะสมเป็นพิเศษเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ซิลิกอนในระบบ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบและความคุ้มค่า ดังนั้นกระบวนการพัฒนาเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามจึงต้องมาพร้อมกับอุปกรณ์ซิลิกอน ในขณะเดียวกันกับการพัฒนาเทคโนโลยี ยังมีการพิจารณาปัจจัยมูลค่าเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่สำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน คาดว่าในไม่ช้าอุปกรณ์รุ่นที่สามจะถูกใช้งานในทุกแอพพลิเคชั่น การเปลี่ยนอุปกรณ์ซิลิกอนในฉากนั้นไม่สมจริง
