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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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          的頭像 工業通訊 發表于 10-30 18:51 ? 499次 閱讀
          4G DTU于充電樁聯網遠程監測

          河北半導體研究研制出新型大面積SiC UV APD

          紫外檢測在天文學,通信和生化分析上都有廣泛的應用;在熒光實驗和火焰中也會發射出UV線;軍事警告和制導....

          的頭像 寬禁帶半導體技術創新聯盟 發表于 10-30 14:07 ? 339次 閱讀
          河北半導體研究研制出新型大面積SiC UV APD

          SiC和GaN系統設計工程師不再迷茫

          在現實世界中,沒有理想的開關特性。但基于新材料、擁有超低開關損耗的多種寬禁帶器件正在出現,既能實現低....

          的頭像 人間煙火123 發表于 10-30 11:21 ? 1381次 閱讀
          SiC和GaN系統設計工程師不再迷茫

          模擬芯片日益重要,國內市場差距明顯

          由于PC和智能手機的流行,英特爾、高通和三星等廠商不遺余力的普及,我們都知道了國內在這些數字芯片上....

          發表于 10-22 08:46 ? 507次 閱讀
          模擬芯片日益重要,國內市場差距明顯

          基于GaN的開關器件驅動是關鍵要素

          輸入電壓兼容TTL電平,并且最大輸入電壓可以高達14V,而不考慮VDD軌電壓。同時,在高側/低側的應....

          的頭像 電子設計 發表于 10-19 09:45 ? 1096次 閱讀
          基于GaN的開關器件驅動是關鍵要素

          充電樁有什么安全保護措施?充電樁安全保護措施方式資料概述

          1、充電樁都應配置了漏電保護、過流保護和防雷等電氣防護設備,并且充電樁柱體安裝了防盜鎖,為用戶提供基....

          發表于 10-17 18:03 ? 173次 閱讀
          充電樁有什么安全保護措施?充電樁安全保護措施方式資料概述

          英飛凌的OpTimoSTM功率MOSFET數據表的詳細解讀方法資料免費下載

          數據表是電子工程師理解功率MOSFET器件并充分理解其預期功能的最重要的工具。由于數據表提供的信息量....

          發表于 10-09 08:00 ? 102次 閱讀
          英飛凌的OpTimoSTM功率MOSFET數據表的詳細解讀方法資料免費下載

          英飛凌推出第二代適用于各式LIN伺服電機控制應用的嵌入式功率器件

          英飛凌科技股份公司(FSE代碼:IFX / OTCQX代碼:IFNNY)近日推出第二代嵌入式功率器....

          發表于 09-30 16:33 ? 1172次 閱讀
          英飛凌推出第二代適用于各式LIN伺服電機控制應用的嵌入式功率器件

          采用SiC材料元器件的特性結構介紹

          SiC(碳化硅)是一種由Si(硅)和C(碳)構成的化合物半導體材料。SiC臨界擊穿場強是Si的10倍....

          的頭像 電子設計 發表于 09-29 09:08 ? 553次 閱讀
          采用SiC材料元器件的特性結構介紹

          國內首條SiC IPM產線在廈門投產

          日前,國內首條碳化硅智能功率模塊(SiC IPM)生產線在廈門芯光潤澤科技有限公司正式投產。芯光潤澤....

          發表于 09-27 05:24 ? 507次 閱讀
          國內首條SiC IPM產線在廈門投產

          國內首條碳化硅智能功率模塊生產線在廈門芯光潤澤科技正式投產

          SiC材料本身的寬禁帶、高擊穿電場、高熱導率、電子遷移率以及抗輻射特性使得碳化硅基的SBD以及MOS....

          的頭像 電子技術應用ChinaAET 發表于 09-26 10:03 ? 1363次 閱讀
          國內首條碳化硅智能功率模塊生產線在廈門芯光潤澤科技正式投產

          隨著未來的發展,新能源汽車基數設施建設運營又將走向何處?

          在這群雄逐鹿的時代,充電樁就像是雨后春筍一樣快速建設出來,充電樁APP應接不暇,良莠不齊,每個運營....

          發表于 09-25 11:43 ? 1043次 閱讀
          隨著未來的發展,新能源汽車基數設施建設運營又將走向何處?

          激光雷達系統正在進入各種其他應用領域

          隨著激光雷達的發展,相關市場也會出現增長。據Yole Développement預測,氮化鎵功率器件....

          的頭像 CadencePCB和封裝設計 發表于 09-21 16:20 ? 1101次 閱讀
          激光雷達系統正在進入各種其他應用領域

          英飛凌首推車用碳化硅產品:肖特基二極管

          據外媒報道,在今年的紐倫堡PCIM歐洲展會上,英飛凌(Infineon)推出了首款車用碳化硅產品,肖....

          的頭像 寬禁帶半導體技術創新聯盟 發表于 09-21 14:36 ? 1166次 閱讀
          英飛凌首推車用碳化硅產品:肖特基二極管

          【號外】科陸電子中標深圳充電樁建設項目大單

          中標“深圳巴士集團出租車充電樁建設項目設計采購施工(EPC)工程總承包(標段三)(二次)”項目。

          的頭像 羅欣 發表于 09-21 11:14 ? 726次 閱讀
          【號外】科陸電子中標深圳充電樁建設項目大單

          羅姆參展“2018第二十屆中國國際工業博覽會”帶來SiC功率元器件為中心的電源解決方案

          全球知名半導體制造商羅姆(ROHM)于2018年9月19日-23日在國家會展中心(上海)舉行的第二十....

          的頭像 人間煙火123 發表于 09-21 10:38 ? 1710次 閱讀
          羅姆參展“2018第二十屆中國國際工業博覽會”帶來SiC功率元器件為中心的電源解決方案

          ocr技術是什么?新能源充電樁應用車牌識別ocr技術

          充電樁車牌識別應用場景,車牌識別相機采用吊裝的方式安裝到每個充電樁車位上,精準的識別停在該車位上的車....

          發表于 09-21 10:25 ? 925次 閱讀
          ocr技術是什么?新能源充電樁應用車牌識別ocr技術

          充電樁如何盈利

          小區充電站是給居民電動自行車、電動三輪車等用電車輛充電的裝置,目前已經普及。多數設備由專業的運營商投....

          的頭像 云鳥能源 發表于 09-20 09:59 ? 693次 閱讀
          充電樁如何盈利

          三菱電機開發了首款6.5kV全SiC(Silicon Carbide)功率模塊

          6.5kV新型全SiC MOSFET功率模塊內部采用半橋拓撲,一般的大功率應用可以采用并聯連接來提高....

          的頭像 三菱電機半導體 發表于 09-13 15:04 ? 840次 閱讀
          三菱電機開發了首款6.5kV全SiC(Silicon Carbide)功率模塊
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