Силовите устройства на SiC ускоряват обновяването на нови енергийни продукти

Като един от полупроводниковите материали от трето поколение, силициевият карбид (SiC) има характеристиките на устойчивост на високо налягане, устойчивост на висока температура, ниска загуба на енергия и висока честотна устойчивост на работа. Следователно използването на устройства за захранване на SiC може значително да намали разходите за крайния потребител. На този етап всички производители имат големи надежди за новото поколение устройства за захранване на SiC и очакват с нетърпение да реализират миниатюризацията на силовите модули.

Наскоро UniSiC, доставчик на силови полупроводникови модули и приложни решения на SiC, обяви, че е завършил десетки милиони RMB при финансиране на ангелски кръг. Средствата за финансиране ще бъдат използвани за разработване на продукти и масово производство. Понастоящем силовите устройства SiC се използват главно в монтирано на превозното средство оборудване. С интензивното развитие на новата енергийна автомобилна индустрия, силовите устройства на SiC ще играят все по-важна роля в нея, което се очаква да внесе нови промени в новата енергийна автомобилна индустрия.

SiC захранващите устройства значително подобряват ефективността на преобразуване на енергия

През последните години захранващите устройства постепенно се превръщат във "фокус" на вниманието на всички. Директорът на продуктите на BYD Power Device Ян Киняо заяви пред репортера на China Electronics News, че силовите устройства са „процесорът“ на силовата електроника. Те са основните чипове за UHV захранващи мрежи, високоскоростни влакове, зареждащи купчини за нови енергийни превозни средства, промишлени инвертори и сървъри. Основните компоненти на системния модул за захранване играят ролята на преобразуване на честотата, преобразуване на ток и преобразуване на напрежение.

Като нов тип захранващо устройство, силовото устройство SiC има големи предимства в приложението на нови енергийни превозни средства. Съобщава се, че SiC материалите имат отлични физични и химични свойства като устойчивост на високо налягане, устойчивост на висока температура, висока ефективност, висока честота и радиационна устойчивост, което може значително да подобри ефективността на преобразуване на съществуващите енергийни източници. Компонентите, включени в приложенията за мощност на полупроводници в новата архитектура на системата за енергийни превозни средства, включват три основни части: драйвери на двигатели, бордови зарядни устройства (OBC) / бордови зарядни купчини и системи за преобразуване на мощността (бордови DC / DC). SiC захранващите устройства разчитат на своя уникален Предимствата на компанията играят важна роля.

В областта на моторното задвижване използването на SiC устройства може да подобри ефективността на контролера, плътността на мощността и честотата на превключване и да намали разходите, теглото, размера и сложността на силовите инвертори чрез намаляване на превключвателните загуби и опростяване на системата за термична обработка на веригата. Съответните данни показват, че използването на SiC устройства в моторни задвижвания може значително да намали загубите. По-специално, когато използвате SiC устройства, загубата на инвертора, съставен от SiC BJT, се намалява с 53%; когато честотата се увеличи, загубата ще бъде допълнително намалена. Разбира се, че когато честотата на превключване е 15kHz, загубата на инвертора SiCBJT ще бъде намалена с 67%.

Използването на устройства за захранване на SiC в бордовите зарядни устройства и купчините за зареждане извън борда може да увеличи работната честота на зарядни устройства за батерии, да постигне висока ефективност и миниатюризация на системата за зареждане и да подобри надеждността на системата за зареждане. Съобщава се, че работната среда на модула за зареждане има характеристиките на висока честота, високо напрежение и висока температура. В сравнение с устройствата, базирани на Si, характеристиките на SiC устройствата са по-подходящи за такава работна среда. Следователно, SiC устройствата са обещаващи в модулите за зареждане.

Използването на устройства за захранване на SiC в системата за преобразуване на мощност може да намали размера на веригата, да намали теглото, да намали цената на пасивните компоненти и значително да намали теглото и обема на цялата система, докато отговаря на нуждите на охладителната система. Разбира се, че при електрическите превозни средства частта на двигателя се нуждае от охлаждаща система, за да поддържа температурата си на 105 ° C, докато частта за преобразувател на мощност изисква охлаждаща система, за да поддържа температурата си около 70 ° C. За да работят правилно двете части, трябва да се използват два комплекта охлаждащи системи за задоволяване на различни нужди, което несъмнено значително увеличава обема на системата за охлаждане на електрическото превозно средство. Тъй като работната температура на съединителните устройства на силовите устройства на SiC е достигнала 361 ° C, използването на устройства за захранване на SiC в този случай може да комбинира охлаждащата система на двигателя и системата на преобразувателя на мощност в едно, което значително намалява размера на преобразувателя на мощност.

Много компании се присъединяват към трасето на силовите устройства на SiC

Въз основа на отличната производителност на силовите устройства на SiC в моторни задвижвания, зарядни модули и системи за преобразуване на мощност, много компании предпочитат SiC устройства за захранване.

На този етап много производители на полупроводници са се присъединили към следите на изследванията и разработването на силовите устройства на SiC. Професор Джан Юминг от университета Xidian каза пред репортери, че все повече производители увеличават инвестициите в SiC устройства. Известни чуждестранни производители като ROHM, Cree, ST и Infineon са участвали в оформлението, а много от местните производители последователно пускат продукти на силовото устройство на SiC, като Tyco Tianrun, Basic Semiconductor и Yang Jie Technology.

Някои нови енергийни автомобилни компании също се опитват да внедрят силовите устройства на SiC, за да помогнат за развитието на новата енергийна автомобилна индустрия. Джан Юминг заяви, че Tesla е изиграл много важна роля в демонстрацията като първата нова компания за енергийни превозни средства, която прие Si-C силови устройства в световен мащаб. В същото време Джан Юминг посочи, че настоящите основни домашни автомобилни производители също активно използват SiC устройства за захранване в новата индустрия на енергийни превозни средства, като BYD, Chery, BAIC и CRRC. Но тъй като местните нови енергийни автомобилни компании все още са малко предпазливи към силовите устройства на SiC, те не са инвестирали достатъчно в тази област и темпът на напредък трябва да бъде ускорен.

Много свойства на SiC устройствата са по-добри от продуктите на Si, но тяхната цена е по-висока от продуктите на Si, което прави сегашната степен на навлизане на пазара на SiC устройства изключително ниска. Тази на пръв поглед не толкова оптимистична ситуация е съвсем нормална според Джан Юминг. Той смята, че широкомащабното приложение на силовите устройства на SiC може да намали разходите им, но на този етап като нововъзникващ продукт, мащабната разработка на това захранващо устройство все още отнема време. "Понастоящем цената на SiC устройствата е сравнително висока. Това е съвсем нормално нещо, подобно на ситуацията в ранното развитие на Si устройства. Мисля, че страната на приложението трябва да увеличи използването на устройства за захранване на SiC. Ефектът от мащаба е ключ за намаляване на разходите. Фактори. Всеки трябва да даде на SiC захранващите устройства повече възможности. " Той каза.

В допълнение към мащабните ефекти, как да намалите цената на SiC захранващите устройства от техническа гледна точка? Джан Чанминг, регионален маркетинг мениджър на отдела за автомобилна електроника на Infineon в Голям Китай, посочи, че подобряването на процеса на производство на вафли от SiC е основният начин за намаляване на разходите на силовите устройства на SiC. Той каза, че макар комбинирането на разходните предимства на Si и производителните предимства на SiC за разработване на хибридни захранващи устройства да разшири обхвата на приложение на силовите устройства на SiC и да разшири мащаба на тяхното използване, като по този начин ще намали разходите им, е необходимо фундаментално да се намалят мощностните устройства За да увеличите цената на вафлената технология SiC, е необходимо да увеличите инвестициите в изследвания на технологията за вафли на SiC, като например да направите SiC вафли да се развиват в 8-инчова посока или да направите растежа на SiC вафли по-стабилен. Но това не е лесна задача. "Цикълът на растеж на SiC вафли е 3 до 5 пъти по-дълъг от този на Si вафли. Твърдостта на SiC вафли е по-висока, така че е по-трудно да се обработва от Si вафли." Джан Чанминг каза.

Джан Юминг също каза пред репортери, че на този етап, освен подобряването на размера и качеството на SiC вафли, също трябва да бъдат подобрени технологията за контрол на интерфейса на портата и добива на производствения процес.

Новата инфраструктура ускорява широкомащабното приложение на SiC захранващи устройства

Приложението на силовите устройства на SiC в новите енергийни превозни средства все още е в ранен етап, така че все още има много място за разширяване на пазарния му мащаб. Джан Чанминг каза пред репортери, че до 2025 г. приложението на силовите устройства на SiC в новите енергийни превозни средства ще представлява около 20% от пазара. "За да могат новите енергийни превозни средства да получат по-дълъг диапазон на шофиране, капацитетът им на батерията ще става все по-голям и по-голям, така че се нуждаят от по-мощен OBC (трифазен OBC с висока мощност), за да ускорят скоростта на зареждане и да съкратят времето за зареждане. Три -фазният OBC се нуждае от захранващи устройства, които могат да поддържат по-бързо превключване, а SiC MOSFET са предпочитаното устройство за задоволяване на това търсене.С широкомащабното приложение на SiC устройства разходите им ще спаднат, така че техният дял от пазара на моторни задвижвания също ще бъде допълнително разширен. ", казва той.

Като едно от важните съдържания на новата инфраструктура, развитието на новата енергийна автомобилна индустрия в моята страна също може да донесе нови възможности за развитие на захранващи полупроводникови устройства. Ян Циняо заяви, че силовите полупроводникови устройства се използват широко в различни области на нова инфраструктура, особено в UHV, нови енергийни зарядни купчини за превозни средства, железопътен транзит и индустриален Интернет, които играят основна поддържаща роля.

Като един от представителите на новите силови полупроводникови устройства, с помощта на нова инфраструктура, силовите устройства на SiC могат да бъдат рекламирани в голям мащаб, а пазарните им перспективи са широки и бъдещето може да се очаква. В допълнение към засилващата се роля на новата инфраструктура, първото използване на силови устройства на SiC от чуждестранни нови енергийни автомобилни компании може да осигури и „референтен път“ за развитието на тази индустрия в моята страна.

Model 3 на Tesla е първата фабрика за автомобили, която използва SiC MOSFET като инвертори. След използването на силовите устройства SiC, неговата издръжливост е значително подобрена, което е друг нов етап в прилагането на широколентови полупроводници към автомобилите.

Джан Юминг анализира въздействието на първата употреба на Tesla от силовите устройства на SiC за местни компании. Джан Юминг смята, че производството на Tesla в Китай ще засили конкуренцията на пазара на нови енергийни превозни средства в моята страна, но това не е задължително нещо лошо. "Стартирането на Tesla ще има влияние върху новите местни енергийни превозни средства. Следователно пазарната конкуренция ще се засили и ще има конкурентен ефект. Но от друга гледна точка, това е добро. Може да ускори наваксването и инвестирането на свързани индустрии у нас и ни карат да ускорим инвестициите в технологии и разширяването на пазара. " Той каза.

Джан Юминг също каза, че прилагането на SiC устройства на Tesla ще има страхотен демонстрационен ефект върху независимите компании за нови енергийни превозни средства в моята страна и следователно ще насърчи независимите компании за нови енергийни превозни средства за по-нататъшно ускоряване на прилагането на силовите устройства на SiC.