碳化硅(SiC)迎来爆发期!盘点今年1月国外SiC的最新发展和技术

2021-02-27 09:32:13 119
新年伊始,在半导体领域,碳化硅(SiC)技术已经出现在从工业到学术界的许多头条新闻中。
在过去的几年中,宽带隙半导体的兴起已得到充分证明。诸如氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)之类的新型半导体材料可提供更高的速度,效率和工作条件,并已被证明在高压应用中非常有用。这些应用包括电力电子,电动汽车等。  
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SiC vs. GaN vs. SI 
2021年至今的一个月之内,SiC技术已经出现在了许多头条新闻中,横跨工业界和学术界。 
例如,本月ROHM半导体公司宣布,为提高公司的SiC产能而专门建造的新工厂竣工。新工厂将采用最先进的SiC制造技术,以提高生产效率、扩大晶圆直径和增加产量,新工厂旨在将二氧化碳排放量比传统工厂降低20%。
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ROHM的筑后市工厂
仅在本月,就有多家研究机构和半导体供应商发布了基于SiC的新进展,这些新成果可能会克服这个WBG的制造和设计挑战。
SiC可以走多远
在学术界,2021年一个引人注目的SiC头条新闻来自名古屋工业大学的最新研究。
该研究小组提出了一种无损测量碳化硅器件中载流子寿命的方法。这是一项重要的成果,因为许多研究人员一直在尝试平衡SiC载流子寿命-在足够的电导率调制(这需要较长的载流子寿命)和开关损耗(需要较短的载流子寿命)之间寻找最佳平衡点。
在过去,这一努力只能通过侵入性技术来测量,需要研究人员真正地切开并分析半导体。
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名古屋工业大学提出的无创载流子寿命测量技术
在他们提出的方法中,研究人员使用激发激光器来创建载流子,并使用带有检测器的探针激光器来测量激发载流子的寿命。有了这种可以进行更简单、非侵入性分析的技术,工程师们终于可以开始对载流子寿命进行微调,以达到传导调制和低开关损耗的完美平衡。这在未来可能会带来新一代更新、更高性能的SiC器件。
另一项SiC进展来自弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)的研究人员,他们最近发现了一种新型的SiC晶体管,由于其高阻断电压,可以直接连接到中压电网。这些新器件与大多数逆变器相反,它们向低压电网供电,但可以使用50赫兹变压器与中压电网耦合。 
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弗劳恩霍夫ISE团队创建的250-kVA的逆变器堆栈,其中包括3.3-kv-SiC-晶体管

Vishay和Cree希望通过SiC实现设计简单化
注:Cree 将于今年年底改名为Wolfspeed
在学术研究人员在研发方面采用SiC取得进展的同时,行业供应商也在将更多有用的基于SiC的器件交到实践工程师手中。 
例如,  Vishay最近发布了新型高效SiC肖特基二极管。该公司发布了10种全新的SiC二极管,所有这些二极管均可承受650 V的VRRM和4 A至40 A的正向电流。这些新型二极管的额定承受的最高结温为175°C, 允许在非常高的温度环境中工作--这对从事某些电力电子领域工作的设计人员来说至关重要。 

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新型SiC肖特基二极管系列规格。图片由Vishay提供 
第二条行业新闻来自Cree公司,该公司宣布推出Wolfspeed WolfPACK功率模块。这款新的功率模块采用Wolfspeed SiC MOSFET,是专门为在中功率范围内而设计的。
据该公司称,该产品的目标是最大程度地提高功率密度,同时又将设计复杂度降至最低。该系列旨在用于EV快速充电和太阳能等应用,在25°C的温度下可提供1200 V的工作电压,高达105 A的正向电流和11毫欧的DSon。 
这对那些因设计复杂性的陷阱而难以整合合适的SiC解决方案的设计人员来说,可能会大有裨益。
SiC的强劲开端
从学术突破到向市场推出新产品,SiC技术在未来几年内有望实现快速增长。实际上,一些行业分析师预测,全球SiC市场将从2020年的7.49亿美元激增至2025年的18.12亿美元。

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