SiC
寬能隙材料觸發電源革命 量測軟體角色更吃重
高效能、低損耗的開關元件,對於馬達控制電路跟切換式電源供應器而言,是不可或缺的核心元件,以往這類開關元件都是以矽為基礎的MOSFET跟絕緣柵雙極電晶體(IGBT),但氮化鎵(GaN)與碳化矽(SiC)這兩種寬能隙(WBG)材料的出現,正在逐漸改變這個市場的樣貌。
與矽相比,GaN跟SiC具有更低的導通電阻、更高的切換頻率,同時也能承受更高的電壓。這使得基於寬能隙材料的電源供應器跟馬達驅動設備,外觀尺寸將變得更小巧,但輸出功率卻比基於矽開關的設備還要更高。對電源產業來說,這些特性不只讓既有的產品性能更優異,同時還為相關業者開拓了新的應用市場。
量測儀器業者也從這波新材料導入所觸發的電源產業革命中,看到的新的機會與新的挑戰。由於應用更多元化,原本提供切換式電源產品,主力應用在PC、伺服器與消費性電源市場的業者,開始接觸到電動車、能源等新的垂直產業,但這些產業都有自己行之有年的產業標準跟規範,且還在與時俱進當中。如何讓工程師快速熟悉相關規範、簡化量測作業,甚至縮短產品開發時程,也成為儀器供應商的責任。
新應用、新挑戰與新機會
是德科技應用工程部專案經理蕭舜謙(圖1)指出,對電源量測來說,寬能隙元件的出現,最直接的影響就是其開關頻率比矽要高出一大截。以往以矽為基礎的MOSFET或IGBT,開關頻率往往只有數百KHz,最高也不過在1~2MHz之間,但寬能隙元件的開關頻率可以達到數十MHz,以後還有可能會拉得更高。
圖1 是德科技應用工程部專案經理蕭舜謙
因此,要開發基於寬能隙元件的電源應用,開發者第一個要面對的,就是儀器的速度必須跟上元件的開關頻率。但開關頻率拉高,除了令既有的電源量測儀器要跟著升級之外,設計工程師還會需要使用新的儀器,例如網路分析儀、EMC測試儀等。因為頻率跟雜訊是連動的,當頻率高過一定門檻之後,電源工程師應對電磁干擾(EMI)的方法,也必須跟著轉變。此外,開關頻率提高,也會讓工程師更難用傳統量測設備取得CV特性、S曲線等電源相關的關鍵參數。因此,電源應用開發只需要示波器跟電源探棒的想法,會越來越難套用在新一代電源的開發上。
如果把電源技術應用型態的拓展也納入考量,則電源設計者面對的問題將會變得更複雜。以往在開發電源供應器時,通常只需要做靜態量測跟功能性量測,動態量測的需求不多。但如果是電動車、能源等產業,這些產業奉行多年的標準,如JEDEC、IEC等,都會要求進行靜/動態同步測試,雙脈衝測試因而成為基本需求,這會用到任意波形產生器跟對應的軟體。且不同垂直應用還會有該產業必須遵守的標準規範,產品必須通過標準合規測試,才有機會進入市場。因此,把上述種種因素加總起來,電源相關產業的產品研發人員,正面臨一個新時代,需要新的設計工具跟儀器來輔助。
是德科技行銷處資深專案經理吳哲樂(圖2)則補充,在開發新一代電源的過程中,開發軟體、模型分析工具的重要性,會比以往更加重要。因此,在是德針對電源應用所推出的PD1000A平台中,除了對應的儀器硬體外,還有大量的軟體工具。這些軟體包含建模軟體和一系列電源電路模擬工具,讓工程師能更輕鬆地建立模型。而包含曲線追蹤、S參數與雙脈衝測試儀硬體的測試套件,能夠從實際的WBG元件取得量測結果,再利用先進的建模軟體,建立是德科技獨有的尖端WBG元件模型。這些模型之後亦可用於是德提供的先進設計系統(ADS)軟體,以模擬並分析高頻元件對於設計可靠度和EMI的影響。在完成第一個原型之前,設計人員可隨時變更設計,藉由省下不必要的設計週期,節省時間與成本。
圖2 是德科技行銷處資深專案經理吳哲樂
整體來說,電源設計團隊如果要開發基於GaN或SiC的新一代電源,且產品的目標應用不是傳統的電源供應器市場,開發者會面臨許多以往不曾遇到的挑戰,儀器供應商必須提供對應的Turnkey方案,才能發揮儀器供應商的價值。而測試軟體跟分析工具,則是這整套Turnkey中,不可或缺的一環。
寬能隙商機來臨 晶圓/元件測試最先有感
太克科技(Tektronics)資深技術顧問陳思豪(圖3)則指出,寬能隙材 料的革命,影響的不只是電源設備的設計開發,更上游的半導體晶圓測試,也需要有所因應。而台灣由於有很完整的晶圓代工跟封裝產業鏈,因此相關晶圓級/封裝級測試,需求已經有所反應。
圖3 太克科技資深技術顧問陳思豪
針對功率元件的晶圓級/封裝級測試,最主要的測試儀器是精密電源量測單元(SMU),而隨著功率元件從矽逐漸轉變為WBG材料,儀器要量測的基本參數其實沒有太多改變,諸如IV曲線、CV曲線、S參數,以及反向電流特性等。但因為大功率是WBG元件一個很重要的特性,因此WBG元件測試的電壓、電流需求,普遍比以往的矽元件來得高,進而促使太克發展出支援高功率、大電流測試的Keithley 2600 PCT系列儀器。
不過,在元件測試端,就跟在系統測試端的情況類似,測試軟體所扮演的角色也越來越吃重。除了基本的測試項目外,為了確保元件可靠度能滿足特定垂直產業需求,不管是晶圓測試還是封裝測試,都需要額外加測很多測試項目,有時加測項目可以達到上百項。因此,利用軟體來實現測試自動化,甚至是用客製化軟體來幫客戶滿足特定測試驗證需求,變成儀器商一個很重要的價值所在。
另一個有趣的觀察點在於,WBG元件測試設備跟軟體的需求,其實不完全來自半導體晶圓廠或封裝廠,有一部分台灣的電源OEM廠商,也開始採購原本用在半導體測試領域的解決方案,以便在採購的元件到貨時,進行進料檢驗(IQC)跟元件分級。陳思豪認為,這是台灣電源產業發展的好現象,顯示有些電源業者已經開始轉往高品質、高附加價值的產品線,而不再只是一味追求低成本。
至於在應用系統的測試方面,太克科技業務經理吳道屏(圖4)則認為,WBG元件所帶來的新技術需求,主要出現在電源探棒上,畢竟對示波器或RF測試儀器來說,量測電源應用訊號跟雜訊所需的頻寬,其實都遠低於目前最先進的高速介面跟無線通訊技術,但電源探棒的需求,是電源系統量測所特有的。
為了因應大功率發展趨勢,電源探棒的性能必須更上一層樓,否則隨著元件上的電壓越來越高,加上要做動態量測,電源設計工程師工作的危險性會隨之大增。事實上,電源量測本來就是有相當風險的工作,因為開關元件會有反向電流,當高側跟低測在切換時,萬一不慎同時導通,出現短路,不僅元件燒毀,正在量測待測物的工程師也會有人身安全的問題。
此外,由於WBG元件的切換速度很快,倘若探棒上的寄生電容沒有相對應的降低,示波器量測到的波形就會跟著失真,讓設計人員無法取得真實的波形。所以,探棒技術的革新,其實是讓WBG元件的應用研發得以開展的關鍵要素。針對WBG元件的應用測試,太克研發出IsoVu探棒系統,該探棒使用光學技術實現完全的電隔離,共模耐壓超過2000V,且寄生電容的容值遠低於傳統探棒,使其成為量測高壓、高頻切換WBG元件的理想選擇。
功率密度優勢顯著 GaN HEMT挺進大功率市場
相較於矽材料,以GaN材料實作功率元件,可以明顯拉高切換速度,從而讓電源設計者在電源設備中採用更小的電容、磁性元件,獲得提高功率密度,降低損耗的效益。然而,天底下很少有毫無缺點的選擇,作為功率應用領域的新興材料,GaN的可靠度與安全性,終究還是未經時間考驗,對於許多產品生命週期很長的大功率設備供應商,如生產伺服器電源、馬達驅動單元、電動車充電器的業者而言,要在產品中導入GaN元件,必須從長計議。
相較之下,消費性產品的生命週期短,市場對產品的可靠度要求不會像工業、汽車產業那麼嚴謹。只要成本結構對了,終端產品上市跟普及的速度很快。舉例來說,目前消費者已經可以在3C通路跟電商平台上購買到各種基於GaN HEMT的USB快速充電器,雖然價格仍比基於矽元件的同類產品略高,但其外觀小巧易於攜帶,輸出功率又有過之而無不及,對消費者來說仍是有吸引力的選擇。
這個現象也顯示,GaN功率元件的成本結構是相當有競爭力的。只要讓客戶建立信心,GaN功率元件在汽車、工業、資料中心等大功率應用領域,也有不小的發展空間。
熬過醞釀期 大功率應用逐漸浮現
GaN Systems台灣區業務總經理林志彥指出,雖然目前GaN HEMT元件最廣為人知,出貨量也最大的應用,是各種針對零售市場推出的快速充電器配件,或是筆記型電腦的電源供應器,但該公司過去幾年除了耕耘消費性電源應用市場外,其實也花了很多心力在非消費性產品上。舉例來說,資料中心所使用的各種高功率電源設備、電動車上的車載充電單元、工業類的馬達驅動設備、機器手臂等,也都有許多客戶正在設計導入,或是已經有產品量產上市。
事實上,非消費性產品導入GaN HEMT元件的時間點,並不晚於消費性產品。例如西門子(Siemens)的馬達驅控設備,就已經採用GaN Systems提供的方案,還有許多其他不方便透漏的設備客戶,也已經推出基於GaN HEMT元件的伺服器電源、逆變器(Inverter)等產品。還有些車廠客戶,也看上GaN在功率密度上的優勢,而決定與GaN Systems合作,共同發展22kW的車載充電器。
但工業或汽車領域的客戶,對元件的可靠度、安全性,要求都比消費性產品的製造商來得更嚴謹,因此其評估、測試與研發的週期,往往得花上兩到三年。以西門子的馬達驅控設備(圖1)為例,從元件性能/可靠性評估到產品設計、測試與量產,就花了近四年時間。但也因為前期作業紮實,因此從產品量產至今,業界對GaN元件最有疑慮的可靠度問題,至今完全沒有出現過。對GaN功率元件來說,這是一個相當重要的成功案例,有助於建立客戶對GaN元件的信心。
圖1 西門子已經在馬達驅動設備中導入GaN HEMT元件
另一方面,由於前期評估跟設計導入要花極大的心力,因此工業或汽車客戶只要導入某款元件,在終端產品漫長的生命週期中,都必須確保該款元件供應無虞,這使得客戶額外重視元件是否有第二供應來源。也因為這個緣故,GaN Systems與羅姆(ROHM)在2018年中結盟合作,讓兩家業者可以共同滿足客戶需求。
工業、汽車等非消費性產品需要較長的醞釀期。成本、供應鏈是否健全,乃至元件本身的技術特性,都是客戶在設計導入時需要考量的面向。但經過過去幾年的努力,已經有越來越多工業與資通訊電源設備開始採用GaN HEMT元件,電動車應用也已經有了初步成果。GaN功率元件應用開枝散葉,將是指日可待。
成本將是GaN最大優勢
包爾英特(Power Integrations, PI)行銷副總裁Doug Bailey(圖2)則表示,對於同時需要高效率跟小尺寸的電源設備來說,GaN元件所能創造的效益最為明顯。除了消費性的NB電源跟USB快充之外,伺服器跟電動車的電源系統,也是PI非常看好的應用市場。
圖2 包爾英特行銷副總裁Doug Bailey
事實上,GaN作為電源開關,其特性幾乎是全面性地勝過基於矽的傳統元件,只是目前跟矽開關相比,GaN開關的成本還略為高出一截。如果GaN跟矽的價差能持續縮小,可能絕大多數的電源應用都會考慮採用GaN開關。
那麼,GaN開關的成本,有沒有可能直逼矽開關呢?林志彥認為,這個可能性是存在的。事實上,目前GaN HEMT的市場行情,已經很貼近基於矽的MOSFET。如果是小量採購,GaN HEMT的報價約比MOSFET高出一成多,但若是百萬顆等級的大規模採購,跟MOSFET的報價應該是相去無幾。
至於跟另一種寬能隙材料--碳化矽(SiC)相比,GaN的成本優勢會更為明顯。SiC在散熱跟耐高壓方面,表現確實是優於GaN,但SiC的材料成本相當高昂,而且因為結構的關係,不容易微縮,這使得SiC元件不僅起始價格就比GaN高出一大截,降價的速度也不如GaN。
Bailey認為,由於GaN與SiC的成本落差相當明顯,許多高功率應用的開發者都對GaN展現出濃厚興趣。只要針對高功率應用研發的GaN HEMT開發成功,相信許多高功率應用的設計者,都會很快轉向GaN。事實上,高功率GaN HEMT的進展相當快,絕大多數電動車廠都已經拿到高功率GaN HEMT的工程樣本並展開評估,因此,GaN元件在電動車市場上,應該會有十分可觀的成長。
大功率應用更需高整合方案
在GaN元件積極搶攻高功率應用市場的同時,元件的設計將跟著出現哪些變化?林志彥認為,驅動器(Driver)與HEMT的整合,將是必然發生的趨勢。事實上,對消費性電源而言,GaN HEMT與驅動器是否一定要整合,還有討論空間,因為消費性電源的功率低,GaN HEMT的開關速度不須推到極限,以便在開關損失跟開關雜訊之間取得最好的平衡。此外,由於消費性電源的GaN HEMT開關頻率不必拉得很高,因此驅動器到開關之間的距離較長,仍是可以接受的。
舉例來說,對消費性電源來說,GaN...
Vitesco偕ROHM打造SiC電源解決方案
電動車領域品牌Vitesco宣布選擇SiC功率元件製造商—羅姆半導體(ROHM)作為SiC技術的首選供應商,並就電動車領域功率電子技術簽署研發合作協定(2020年6月起生效)。
透過SiC功率元件,德國大陸集團(Continental AG)旗下的Vitesco將能進一步提高電動車功率電子元件的效率。
由於SiC功率元件的高效率特性,未來將可以更有效利用電動車電池的電能,進而延長電動車續航里程並縮減其電池體積。
Vitesco電氣化技術事業部執行副總裁Thomas Stierle表示,對於電動車來說,最重要的就是能源效率,而電池正是車輛中唯一的能量來源,必須盡可能將系統中的功率轉換損耗降到最低,因此該公司在功率電子系統中採用了高效率的SiC功率元件,並著手推動相關的研發工作。為了讓車用逆變器和馬達發揮最大效率,因此選擇ROHM作為供應商。
ROHM執行董事功率元件事業部本部長伊野和英表示,能夠與汽車業界重量級企業—德國大陸集團(Continental AG)旗下的Vitesco建立合作夥伴關係,感到非常高興,並對此寄予厚望。ROHM在SiC功率元件領域持續推出各類先進元件技術和驅動IC產品等電源解決方案,因此擁有傲人的業績。藉由與Vitesco的合作,希望能研發出充分發揮SiC潛能的電動車系統,進而實現可持續的機動性。
抗疫應用帶動市場需求 UVC LED後市可期
為防止病毒感染及散播,除了戴口罩及勤洗手等基礎防護外,以UVC LED主動殺菌消毒廣獲市場青睞。當冠狀病毒(COVID-19)大流行,加州大學聖塔芭芭拉分校固態照明與能源電子中心(SSLEEC)的材料科學家已經在研究UVC LED技術。有別於廣泛使用的藍寶石基板,研究人員藉由在碳化矽(SiC)的基板上沉積氮化鋁鎵(AlGaN)的薄膜,製造出規格優異的深紫外光UVC LED。
根據研究人員Christian Zollne指出,由於SiC的原子結構與AlGaN的原子結構非常匹配,因此與藍寶石相比,使用SiC作為基板更可有效生成高品質的UVC半導體材料。並進一步指出,根據一般經驗,基板和薄膜在結構上(原子晶體結構方面)越相似,就越容易獲得高品質的材料,而材料規格越好,LED的效率和性能越好。SiC並不是完美的搭配,但它可以提升材料品質,而無需昂貴的附加方法,而且比氮化鋁基板便宜,更容易大量生產。
疫情過後的下一步將繼續改良AlGaN/SiC基板的工作,期待生產出世界上最高效的UVC LED。儘管目前UVC對冠狀病毒傳播的殺菌功效尚未有確切的數據做為佐證,但SSLEEC成員首爾半導體在2020年4月上旬報導稱,他們的UV LED產品在冠狀病毒殺菌率為30%,目前該公司的技術已被應用在車輛室內消毒。
光電協進會產業分析師林政賢指出,UVC LED目前售價依舊還是在高毛利市場,自然吸引了歐、美、日、韓、中、台等眾多企業的投資與布局。在去年全球有多家LED廠商積極開發UVC LED產品,包含Nichia、Crystal IS、UVphotonics、Vishay等為紫外線應用市場發展增添新動能,以及水處理市場需求龐大,日韓廠商都積極朝向高功率LED應用發展,進入流動水模組市場。由於國內廠商轉型較晚,與國外廠商相比,還須迎頭趕上。
為了滿足消毒、抗菌相關應用的迫切需求,代理日本廠商Nikkiso旗下產品多年的大儀公司,推出UVC LED模組的代理陣容,包含SMD模組、集成陣列等UVC LED封裝模組的代理服務,對有意開發各種終端應用產品的廠商來說,這將可以省下許多晶片研發以及突破封裝技術瓶頸的時間及成本,進而及時進入UVC LED消毒市場。
大儀表示,UVC LED的應用層面非常廣泛,幾乎各種產業及場所對於水、空氣、以及各種表面所需要的消毒處理,都可包含在內。並且與傳統汞燈相較之下,UVC LED更具有環保、即時啟動等絕佳優勢。然而,相對於諸多早已投入UV LED開發的國外大廠而言,國內許多廠商在這方面的起步較晚,若要從無到有進行研發,恐將耗費許多時間而錯失最佳上市時機。因此,該公司決定拓展代理產品陣容,提供UVC LED模組等產品,讓台灣的設備製造商可以更快完成UVC消毒設備的開發,早日將產品推向市場。
圖 大儀公司推出UVC LED模組的代理陣容。來源:大儀
Power Integrations SiC MOSFET驅動器符合AEC-Q100汽車認證
Power Integrations日前宣布推出用於碳化矽(SiC)MOSFET的高效單通道閘極驅動器SIC118xKQ SCALE-iDriver,該產品現已通過AEC-Q100認證,可供汽車使用。這些裝置可設定為支援常用SiC MOSFET的閘極驅動電壓需求,並具有精密的安全和保護功能。
Power Integrations汽車閘極驅動器產品資深行銷協理Michael Hornkamp表示,碳化矽MOSFET技術為體積更小、更輕便的汽車變頻器系統打開了大門。切換速度和工作頻率在不斷增加;該公司的低閘極電阻器值維持了切換效率,同時,快速短路回應功能能夠在發生故障時快速保護系統。
SIC1182KQ(1200V)和SIC1181KQ(750V)SCALE-iDriver裝置經過最佳化,適用於在汽車應用中驅動 SiC MOSFET,具備軌對軌輸出、快速閘極切換速度、支援正負輸出電壓的單極供應電壓、整合式電源與電壓管理和增強型絕緣。重要的安全功能包括汲源極間電壓(VDS)監測、SENSE讀數、一次側和二次側欠壓鎖閉(UVLO)、限電流閘極驅動器和進階主動箝位(AAC),該功能有助於在故障狀況下執行安全操作和軟關閉。AAC與VDS監測相結合可確保在短路狀況下的安全關閉時間少於2µs。閘極驅動控制和AAC功能可以使閘極電阻最小化;這就減少了切換損失,進而大幅發揮變頻器效率。
將SCALE-iDriver控制和安全功能與其高速FluxLink通訊技術搭配使用後,相比使用光電隔離式、電容隔離式或矽隔離式磁耦合器,Power Integrations掀起了一場閘極驅動器IC技術的革命。這種組合大幅提高絕緣能力,並利用較少的300kW以下外部元件進行安全、低成本變頻器設計。
羅姆SiC功率元件獲UAES應用於OBC
羅姆(ROHM)的SiC功率元件(SiC MOSFET)獲得中國車界Tier1供應商聯合汽車電子有限公司(UAES)採用,將應用於電動車充電器(On Board Charger, OBC)。UAES公司預計將於2020年10月起向汽車製造商供應該款OBC。
與IGBT等Si(矽)功率元件相比,SiC功率元件是一種能大幅降低損耗的半導體, 因此在電動車以及基礎設施、環境能源、工控裝置領域的應用日益廣泛。
ROHM於2010年開始量產SiC MOSFET,積極推動相關產品的研發。而在汽車領域,ROHM於2012年開始供應車電產品,並在電動車快速充電器領域擁有較高的市占率,該產品也逐漸導入於電動車的馬達和逆變器中。
本次ROHM的SiC MOSFET被UAES公司的OBC產品所採用,與傳統的OBC相比,全新OBC單元的效率提高1%(效率高達95.7%,功率損耗比傳統降低約20%)。該解決方案也獲得UAES頒發的2019年度最佳技術進步獎。
未來,ROHM將不斷擴大產品線,並結合可充分發揮元件性能的控制IC等周邊元件和模組化技術優勢,繼續提供有助下一代汽車技術革新的電源解決方案。
英飛凌CoolSiC MOSFET650 V系列為應用帶來可靠度與效能
英飛凌科技(Infineon)持續擴展其全方位的碳化矽 (SiC) 產品組合,新增 650 V 產品系列。英飛凌新發表的CoolSiC MOSFET能滿足廣泛應用對於能源效率、功率密度和耐用度不斷提升的需求,包括:伺服器、電信和工業 SMPS、太陽能系統、能源儲存和化成電池、UPS、馬達驅動以及電動車充電等。
英飛凌電源管理與多元電子事業處高壓轉換部門資深協理 Steffen Metzger 表示,推出這項產品後,英飛凌在 600 V/650 V 電源領域完備矽、碳化矽和氮化鎵型功率半導體產品組合。該公司推出涵蓋這三種電源技術多樣化產品的製造商。
CoolSiC MOSFET 650 V導通電阻介於27mΩ至107mΩ,採用常見的TO-247 3腳和TO-247 4腳封裝,有助於進一步降低切換損耗。如同先前推出的所有CoolSiC MOSFET產品,新的650 V系列亦採用英飛凌先進的溝槽式(Trench)半導體技術,使SiC強大的物理特性能獲得最大的發揮,確保裝置達到優異的可靠度、同級最佳的切換損耗和導通損耗。同時,這些裝置具備最高的跨導等級(增益)、4V臨界電壓(Vth)和短路耐用度。溝槽式技術能使應用達到低損耗,和高運作可靠度,同時兼顧全方位效能。
相較於市場上其他的矽和碳化矽解決方案,650 VCoolSiC MOSFET提供許多極具吸引力的優勢,例如在更高頻率下的切換效率以及出色的可靠度。這些裝置具有低導通電阻(RDS(on))與溫度的相依性,散熱特性出色。裝置採用穩定可靠的本體二極體,擁有低逆復原電荷(Qrr),較效能良好的接面CoolMOS...
英飛凌攜手SMA力降變頻器系統成本
全球各地安裝的太陽能光電容量迅速成長,現今光電系統的總輸出約達600GW,提供了潔淨且符合成本效益的電力,相當於取代約600座的中型燃煤火力發電廠。德國SMA Solar Technology公司(SMA)與英飛凌科技(Infineon)因應此項成長趨勢,推出新一代採用碳化矽(SiC)的創新太陽能變頻器。該新型半導體材料可降低變頻器系統成本並提升其效率,進一步降低太陽能發電的生產成本。
SMA技術開發中心主管Sven Bremicker表示,碳化矽可協助打造體積精巧、效能強大及可靠的變頻器。Sunny Highpower PEAK3採用CoolSiC模組,讓特定輸出由0.97kW/kg幾乎加倍提升至1.76kW/kg。而體積精巧的變頻器不但更方便運輸,也大幅加速安裝作業。如此就可結合分散式電廠配置的各項優勢與中央變頻器的種種效益,即使是已經運轉中的太陽能發電廠,也能輕鬆進行擴充。
SMA在2019年推出的Sunny Highpower PEAK3,可協助彈性高效地規畫百萬瓦規模等級的分散式太陽能發電廠。其中的基礎在於1500 VDC架構打造的精巧設計,每機組輸出可達150kW。這項成就歸功於英飛凌的SiC技術:六個CoolSiC EasyPACK 2B電源模組及36個EiceDRIVER系列1ED20閘極驅動器,可將太陽能電池產生的直流電以高達99%以上的效率,轉換為與電網相容的交流電。
英飛凌工業電源控制部門總裁Peter Wawer博士表示,雖然SiC功率半導體成本較矽解決方案為高,但SiC的電氣特性可在系統層級進一步降低並抵銷了所增加的成本。更高的切換速度及效率有助於縮小變壓器、電容器、散熱片及最終的封裝體積,進而降低系統成本。SMA是歐洲市場太陽能光電變頻器的廠商,很榮幸能獲得SMA對於該公司創新的碳化矽產品相關優勢的信賴以及採用。除了太陽能光電系統之外,其他產業以及如不斷電系統及電動車充電基礎設施等各種應用也可受益於前述優勢,對英飛凌SiC解決方案的需求也持續成長中。
SiCrystal偕意法宣布碳化矽晶圓長期供應協議
羅姆(ROHM)和意法半導體(ST)宣布與羅姆旗下公司SiCrystal簽署一項碳化矽(SiC)晶圓長期供應協議。協定規定,SiCrystal向意法半導體提供總價超過1.2億美元之150mm碳化矽晶片,滿足時下市場對碳化矽功率元件日益成長的需求。
意法半導體總裁暨執行長Jean-Marc Chery表示,這項SiC長期供應協議是在該公司已經拿到的外部產能,以及正在逐步擴大的內部產能之外的另一項產能保證,使意法半導體能在增加晶圓供貨量的同時,補充內部產能缺口,滿足客戶在未來幾年對於汽車和工業產品的強勁需求。
SiCrystal總裁暨執行長Robert Eckstein則表示,SiCrystal擁有多年SiC晶圓製造經驗,很榮幸與長期客戶ST簽訂此供貨協定,將不斷增加晶圓產量,並持續提供品質可靠的產品,以支援合作夥伴擴大其在碳化矽的業務。
碳化矽電源解決方案應用正在汽車和工業領域升溫。透過這項協議,兩家公司將為SiC在這兩個市場的廣泛應用做出貢獻。
Maxim推高CMTI效能隔離式碳化矽柵極驅動器
Maxim宣布推出MAX22701E隔離柵極驅動器,協助高壓/大功率系統設計者將電源效率提升4%,優於競爭產品;功耗和碳排放減少30%。驅動器IC針對工業通訊系統的開關電源進行優化,典型應用包括太陽能電源逆變器、馬達驅動、電動汽車、儲能系統、不斷電供應系統、資料農場及其他大功率/高效率電源等。
Maxim Integrated工業和醫療健康事業部總監Timothy Leung表示,客戶透過採用SiC技術實現更小尺寸、更高效率的電源系統,Maxim則協助客戶實現最高的系統效率,有效延長系統的正常執行時間。
目前,許多開關電源採用寬頻隙碳化矽(SiC)電晶體來提高電源效率和電晶體可靠性。但是,高開關頻率的瞬態特性會產生較大雜訊,影響系統的正常工作或者需要額外的措施抑制干擾。
MAX22701E提供高共模瞬態抑制(CMTI),典型值為300kV/µs,提供可靠性。其CMTI指標比競爭產品高3倍,延長系統正常執行時間;低傳輸延遲的典型值為35ns,比競爭產品低2倍,以及高邊、低邊柵極驅動器之間傳輸延遲的最佳匹配,最大5ns,比競爭產品降低5倍,有助減小電晶體的空滯時間,使電源效率提高4個百分點。當效率達到90%以上時,效率每提高1個百分點,功耗可降低大約10%。例如將效率從90%提高到94%,功耗將減少30%至40%,被浪費的功率從10個百分點降至6個百分點。產品採用8接腳窄體SOIC 3.90mm×4.90mm封裝,工作在-40°C至+125°C擴展級溫度範圍,降低能耗並延長系統正常執行時間。