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滿足高功率轉換/小體積電源設計需求 晶片商啟動SiC軍備競賽

碳化矽(SiC)市場發展持續增溫。根據市調機構Yole Développement調查指出,全球SiC功率半導體市場將從2017年的3.02億美元,快速成長至2023年的13.99億美元,2017~2023年的市場規模年複合成長率(CAGR)為29%。其中,隨著汽車製造商未來5~10年內於主逆變器、車載充電器(OBC),以及直流-直流(DC-DC)轉換器等裝置皆陸續採用SiC功率半導體,汽車產業將成SiC市場加速成長的關鍵推手,特別是電動車款的應用。 SiC市場加速攀升 電動車成主要推手 電動車(EV)市場持續蓬勃發展,根據Frost&Sullivan研究顯示,全球EV銷售量將從2017年的120萬輛增加到2018年的160萬輛,並可望在2019年進一步上升至約200萬輛;特別是中國大陸地區,未來5至7年內將成為EV最大市場。為提升電動車整體效能,達到更好的電源轉換效率,在矽(Si)元件已被認為逐漸逼近性能上限之刻,車商、半導體業者開始轉往發展寬能隙半導體,而SiC具備高切換速度、高耐壓與低損耗特性,因而備受汽車產業青睞。 Yole化合物半導體技術和市場分析師Hong Lin表示,SiC功率半導體的普及率,取決於汽車製造商的導入;目前已有汽車業者在主逆變器、車載充電器和DC-DC轉換器中,採用SiC功率半導體。像是特斯拉(Tesla)便已在旗下Model 3電動車中使用SiC金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET)元件,來降低導通和開關損耗。 同時,Yole預估2018年全球將會有超過20家的汽車業者,在OBC中使用SiC肖特基二極體(Schottky Diodes)或SiC MOSFET;未來SiC功率半導體在OBC市場中有望以CAGR 44%的速度成長至2023年。另外,Yole預估將有愈來愈多的汽車製造商會在主逆變器中採用SiC功率半導體,特別是中國車商,近幾年更是紛紛考慮使用SiC功率元件,因此,2017~2023年,SiC功率元件在主逆變器市場的CAGR,更可能高達108%。 羅姆(ROHM)半導體台灣設計中心主任工程師蘇建榮(圖1)指出,SiC剛開發時,容易遇上兩個挑戰,分別是Body Diode的信賴性問題,因為當Body Diode通電時,會造成MOS RDS(on)上升;另一個是在SiC的MOS Gate加上偏壓時,會造成Vth偏移。目前這兩個技術挑戰已獲得解決,因而降低SiC的應用難度,普及率也開始提高,像是上述提到電動車中的肖特基二極體、OBC、PFC,或者是壁掛/直立式的電動車充電樁,都已開始導入SiC。 圖1 羅姆半導體台灣設計中心主任工程師蘇建榮指出,SiC普及率開始提升,電動車更是SiC主要應用市場。 擴增產能/攜手VENTURI車隊 羅姆力拓SiC市場版圖 如上提到,汽車產業成為SiC市場攀升的關鍵推手,為此,各半導體廠也開始積極布局。例如羅姆便與FIA Formula E電動方程式賽車的VENTURI車隊合作,提供該公司旗下SiC功率模組,搭載於驅動車輛的核心裝置-變流器中,提升車輛性能。 據悉,羅姆於2017~2018第3季FIA Formula E電動方程式賽事中,已提供了二極體(SiC-SBD)於VENTURI車隊,而從第4季開始,將改為提供整合電晶體和二極體的全SiC功率元件。此一元件與尚未搭載SiC的變流器相比較,體積減少了43%、重量減少了6公斤,讓VENTURI車隊的車輛體積更小,重量更輕。 另一方面,因應SiC需求逐步攀升,該公司也決定在日本福岡縣的筑後工廠增建新廠房,以滿足日漸升高的SiC功率元件生產需求。據悉,該新廠房為地上3層建築,總建築面積約11,000㎡。目前正在進行相關細部設計,預計於2019年動工,並於2020年竣工完成。 科銳SiC MOSFET助陣 電動車傳動效率大增 另一方面,為提升電動汽車動力傳動系統性能,科銳(CREE)旗下公司Wolfspeed近日也宣布推出新款1200V SiC MOSFET系列,可實現高電壓功率轉換,提高電動汽車動力傳動系統效率,讓電動車行駛距離更長,同時能夠降低系統成本,為消費者提供更好的綜合性能。 Wolfspeed總經理Cengiz Balkas表示,該公司開發的SiC產品組合,能實現尺寸更小、重量更輕的系統,進而提高每次充電後的行駛里程,這將有效減少電動汽車和汽油車在成本和性能方面的差距,並使汽車供應商和生產商更容易打造電動汽車生態系統。 據悉,新推出的C3M 1200V SiC MOSFET可承受大電流,能在1200V電壓條件下實現目前較低的漏源電阻RDS(on)及開關損耗,並提供更高的品質因數,使得消費者在單次充電之後,能夠行駛更遠的距離。 科銳首席執行長Gregg Lowe指出,全球對於電動汽車的需求日益成長,幾乎所有汽車生產商都宣布在其產品家族中推出新型電動汽車平台,而該公司透過採用新型技術,例如Wolfspeed新型SiC MOSFET產品組合,加快電動汽車的普及。 搶攻電動車市場 英飛凌SiC肖特基二極體發功 除上述所提的羅姆和科銳之外,另一電源晶片大廠英飛凌(Infineon)也瞄準電動車市場,於近期發布首款車用SiC系列CoolSiC肖特基二極體,可用於目前和未來油電混合車和電動車中的OBC。 英飛凌車用高功率部門副總裁暨總經理Stephan...
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儒卓力推出專用保險絲護電動車安全

緊湊的汽車級保險絲系列提供高達1500A短路保護,並且為組件繁多的電路板節省寶貴空間。 日前電子元件代理商儒卓力(Rutronik Elektronische Bauelemente GmbH)主辦一系列電池管理系統(BMS)研討會,涵蓋BMS工程設計過程的各個方面。參與舉辦研討會的其中一家合作夥伴Littelfuse現已推出NANO2885系列表面貼裝保險絲,額定中斷電流高達1500A,並且經過最佳化,適用於高達350VAC或450/500VDC的高壓汽車應用。 NANO2885系列保險絲旨在保護電動車輛免受嚴重故障和短路電流所損害,在惡劣環境中確保可靠性。885系列保險絲外形小巧,占用面積僅為10.86mm×4.78mm,是市場上針對450/500VDC汽車應用的最細小表面貼裝保險絲,非常適合電路板空間有限和不適合採用傳統應用通孔保險絲的情況。885系列保險絲的額定電流為1A至5A。 儒卓力汽車業務部總監Uwe Rahn表示,安全性是電動車設計中絕對不容忽視的關鍵因素,電動車用的保險絲必須設計用於高電壓和高電流,並具有高可靠性。它們必須體積緊湊以適用於空間受限的車輛環境、非常堅固、能夠承受振動和腐蝕性化學品,並且符合標準。 885系列保險絲利用高達500VDC的DC額定電壓和高達1500A的額定中斷電流為電動車提供可靠的保護,防止嚴重故障和短路電流帶來損害。同時,885系列保險絲設計堅固,其中使用的無焊平台可最大限度地降低由於機械焊接失誤而導致誤開口的風險,並提供更佳性能以保證穩定的操作。亦符合Littelfuse根據AEC-Q200測試計畫開發的汽車級資質,確保在惡劣的汽車環境中提供出色可靠性。  
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是德科技公開汽車電子及新能源量測技術

是德科技(Keysight Technologies)日前公開完整汽車與能源量測解決方案「車用秘笈大公開」<針對目前市場最先驅的技術發展,全方位釋出量測實力與解決方案。 汽車產業持續推動電子技術革命,並進一步融入能源生態體系。到2020年,全球有90%的汽車將可連網,到2030年,則有30%的汽車都是電動車。近來,新車中安裝了越來越多的感應器和應用軟體,使得汽車從IoT終端,轉變成連網 IoT裝置的網路邊緣託管叢集。 自駕車的未來近在眼前,車子將成為我們重要的交通運輸工具,在長程的通勤時間裡,自動駕駛能自動偵測判斷意外和車距的功能,不僅讓駕駛能靈活運用時間,也能降低人為災害的發生。 為此,是德科技公開完整汽車與能源量測解決方案。本次技術分享包含汽車電子及新能源諸多應用, 並公開多達130份技術文件與影片,包括車電及新能源、新興無線通訊、元件及通用方案及高速數位介面等應用說明。是德科技可協助確保整體汽車系統能夠可靠地運作、符合標準,並應用完整的汽車與能源解決方案,提供必要的安全性。
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