新年伊始，在半導(dǎo)體領(lǐng)域，從工業(yè)界到學(xué)術(shù)界碳化硅(SiC)技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)了許多頭條新聞中。
在過(guò)去幾年中，寬帶隙半導(dǎo)體的崛起已經(jīng)得到了充分的證明。氮化鎵(GaN)和碳化硅(SiC)等新型半導(dǎo)體材料提供了更高的速度、效率和工作條件，已被證明在高壓應(yīng)用中非常有用。這些應(yīng)用包括電力電子、電動(dòng)汽車(chē)等。
2021年至今的一個(gè)月之內(nèi)，SiC技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)在了許多頭條新聞中，橫跨工業(yè)界和學(xué)術(shù)界。
例如，本月ROHM半導(dǎo)體公司宣布，為提高公司的SiC產(chǎn)能而專(zhuān)門(mén)建造的新工廠竣工。新工廠將采用最先進(jìn)的SiC制造技術(shù)，以提高生產(chǎn)效率、擴(kuò)大晶圓直徑和增加產(chǎn)量，新工廠旨在將二氧化碳排放量比傳統(tǒng)工廠降低20％。
僅在1月份，就有多家研究機(jī)構(gòu)和半導(dǎo)體供應(yīng)商發(fā)布了基于SiC的新進(jìn)展，這些新成果可能會(huì)克服這個(gè)WBG的制造和設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。
SiC可以走多遠(yuǎn)
在學(xué)術(shù)界，2021年一個(gè)引人注目的SiC頭條新聞來(lái)自名古屋理工學(xué)院的最新研究。
該研究小組提出了一種無(wú)損測(cè)量碳化硅器件中載流子壽命的方法。這是一項(xiàng)重要的成果，因?yàn)樵S多研究人員一直在嘗試平衡SiC載流子壽命-在足夠的電導(dǎo)率調(diào)制（這需要較長(zhǎng)的載流子壽命）和開(kāi)關(guān)損耗（需要較短的載流子壽命）之間尋找最佳平衡點(diǎn)。
在過(guò)去，這一努力只能通過(guò)侵入性技術(shù)來(lái)測(cè)量，需要研究人員真正地切開(kāi)并分析半導(dǎo)體。
在他們提出的方法中，研究人員使用激發(fā)激光器來(lái)創(chuàng)建載流子，并使用帶有檢測(cè)器的探針激光器來(lái)測(cè)量激發(fā)載流子的壽命。有了這種可以進(jìn)行更簡(jiǎn)單、非侵入性分析的技術(shù)，工程師們終于可以開(kāi)始對(duì)載流子壽命進(jìn)行微調(diào)，以達(dá)到傳導(dǎo)調(diào)制和低開(kāi)關(guān)損耗的完美平衡。這在未來(lái)可能會(huì)帶來(lái)新一代更新、更高性能的SiC器件。
另一項(xiàng)SiC進(jìn)展來(lái)自弗勞恩霍夫太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所(ISE)的研究人員，他們最近發(fā)現(xiàn)了一種新型的SiC晶體管，由于其高阻斷電壓，可以直接連接到中壓電網(wǎng)。這些新器件與大多數(shù)逆變器相反，它們向低壓電網(wǎng)供電，但可以使用50赫茲變壓器與中壓電網(wǎng)耦合。
Vishay和Cree希望通過(guò)SiC實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單化
注：Cree 將于今年年底改名為Wolfspeed
在學(xué)術(shù)研究人員在研發(fā)方面采用SiC取得進(jìn)展的同時(shí)，行業(yè)供應(yīng)商也在將更多有用的基于SiC的器件交到實(shí)踐工程師手中。
例如， Vishay最近發(fā)布了新型高效SiC肖特基二極管。該公司發(fā)布了10種全新的SiC二極管，所有這些二極管均可承受650 V的VRRM和4 A至40 A的正向電流。這些新型二極管的額定承受的最高結(jié)溫為175°C， 允許在非常高的溫度環(huán)境中工作--這對(duì)從事某些電力電子領(lǐng)域工作的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。
第二條行業(yè)新聞來(lái)自Cree公司，該公司宣布推出Wolfspeed WolfPACK功率模塊。這款新的功率模塊采用Wolfspeed SiC MOSFET，是專(zhuān)門(mén)為在中功率范圍內(nèi)而設(shè)計(jì)的。
據(jù)該公司稱(chēng)，該產(chǎn)品的目標(biāo)是最大程度地提高功率密度，同時(shí)又將設(shè)計(jì)復(fù)雜度降至最低。該系列旨在用于EV快速充電和太陽(yáng)能等應(yīng)用，在25°C的溫度下可提供1200 V的工作電壓，高達(dá)105 A的正向電流和11毫歐的R DS（on）。
這對(duì)那些因設(shè)計(jì)復(fù)雜性的陷阱而難以整合合適的SiC解決方案的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，可能會(huì)大有裨益。
SiC的強(qiáng)勁開(kāi)端
從學(xué)術(shù)突破到新產(chǎn)品推向市場(chǎng)，SiC技術(shù)看起來(lái)在未來(lái)幾年會(huì)有快速增長(zhǎng)。事實(shí)上，一些行業(yè)分析師預(yù)測(cè)，全球SiC市場(chǎng)將從2020年的7.49億美元猛增到2025年的18.12億美元。
