隨著寬禁帶技術不斷滲透到傳統和新興的電力電子應用中,半導體廠商一直在以驚人的速度開發其產品系列。其中一些已發布了多代技術產品,例如,安森美半導體最近推出了650伏(V) SiC MOSFET。
寬禁帶半導體如SiC和氮化鎵(GaN),正在成為主流并與高增長應用領域如電動汽車(EV)和5G基站相關。然而,傳統的硅基MOSFET有成本優勢,仍用于大多數應用。成本差異意味著現在寬禁帶器件將主要用于減少整體系統成本。
例如,這可通過去除冷卻系統或減小無源器件的尺寸和成本來實現。由于WBG器件的開關頻率更高,因此有可能實現這些縮減。短期內,將看到方案會結合硅和第三代半導體兩種技術。如逆變器可搭配一個傳統的硅IGBT和一個SiC二極管,以實現比轉向全SiC更低的系統成本,同時仍提高能效和可靠性。
5G可能比4G LTE的速度快20倍。為了更快的運行,需要處理更高功率、有更好散熱能效的器件,使硬件不會過熱,和為提高電源能效而優化。
這些新平臺的性能目標和SiC MOSFET的優勢完美匹配,不只因為SiC非常適用于嚴苛的環境。這些優勢意味著SiC在云服務和人工智能(AI)方面也發揮重要作用。需求在這些應用領域呈指數級增長,對更高功率密度的需求是設計工程師關注的焦點。
寬禁帶器件(SiC和GaN)對電力電子的未來至關重要。這些技術正在創建以前由于材料的物理性質所不可能創建的器件。
安森美預計看到SiC在工業電源和能量生成的市場份額將繼續穩定增長,在汽車牽引逆變器的市場份額增長更快。GaN顯示出在消費類電源等應用中大規模采用的跡象,在這些應用中,功率密度是個關鍵的設計目標。雖然GaN也適用其它更高要求的應用,但預期在約3年內不會達到同等規模的采用率。
目前,SiC襯底開發是最大的瓶頸,半導體制造商包括安森美半導體正致力解決這問題。其它瓶頸包括但不限于外延生長、晶圓廠加工和封裝。