第三代半导体的技术价值、产业发展和技术趋势
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日前，英飞凌工业功率控制事业部大中华区市场推广总监陈子颖先生和英飞凌科技电源与传感事业部大中华区应用市场总监程文涛先生在媒体采访中就第三代半导体技术价值、产业发展和技术趋势进行了深入解读。 进入后摩尔时代，一方面，人类社会追求以万物互联、人工智能、大数据、智慧城市、智能交通等技术提高生活质量，发展的步伐正在加速。另一方面，通过低碳生活改善全球气候状况也越来越成为大家的共识。 目前全球能源需求的三分之一左右是用电需求，能源需求的日益增长，化石燃料资源的日渐耗竭，以及气候变化等问题，要求我们去寻找更智慧、更高效的能源生产、传输、配送、储存和使用方式。 在整个能源转换链中，第三代半导体技术的节能潜力可为实现长期的全球节能目标做出很大贡献。除此之外，宽禁带产品和解决方案有利于提高效率、提高密度、缩小尺寸、减轻重量、降低总成本，因此将在交通、数据中心、智能楼宇、家电、个人电子设备等等极为广泛的应用场景中为能效提升做出贡献。 例如在电力电子系统应用中，一直期待1200V以上耐压的高速功率器件出现，这样的器件当今非SiC MOSFET莫属。而硅MOSFET主要应用在650V以下的中低功率领域。 除高速之外，碳化硅还具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率等特点，尤其适合对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件要求较高的应用。 功率密度是器件技术价值的另一个重要方面。SiC MOSFET芯片面积比IGBT小很多，譬如100A/1200V的SiC MOSFET芯片大小大约是IGBT与续流二级管之和的五分之一。因此，在高功率密度和高速电机驱动应用中，SiC MOSFET的价值能够得到很好的体现，其中包括650V SiC MOSFET。 在耐高压方面，1200V以上高压的SiC高速器件，可以通过提高系统的开关频率来提高系统性能，提高系统功率密度。这里举两个例子： · 电动汽车直流充电桩的功率单元，如果采用Si MOSFET，则需要两级LLC串联，电路复杂，而如果采用SiC MOSFET，单级LLC就可以实现，从而大大提高充电桩的功率单元单机功率。 · 三相系统中的反激式电源，1700V SiC MOSFET也是完美的解决方案，可以比1500V硅MOSFET损耗降低50%，提高效率2.5%。
在可靠性和质量保证方面，SiC器件有平面栅和沟槽栅两种类型，英飞凌的沟槽栅SiC MOSFET能很好地规避平面栅的栅极氧化层可靠性问题，同时功率密度也更高。 正是由于SiC MOSFET这些出色的性能，其在光伏逆变器、UPS、ESS、电动汽车充电、燃料电池、电机驱动和电动汽车等领域都有相应的应用。 |
