碳化硅市場馬上就要爆發(fā)

當(dāng)前世界上的半導(dǎo)體元件，絕大多數(shù)是以第一代半導(dǎo)體材料硅基半導(dǎo)體為主的，約占市場95%的份額。但是隨著電動汽車、5G通訊等新興技術(shù)的發(fā)展，以氮化鎵、碳化硅為代表的新型基材越來越受到重視。

第三代半導(dǎo)體，以碳化硅為代表，具有禁帶寬度大、擊穿電場高、飽和電子漂移速度高、導(dǎo)熱率大等特點(diǎn)，特別在1200V的高壓環(huán)境中，有著明顯的優(yōu)勢。

SiC晶體具有與GaN材料高匹配的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)，有著優(yōu)良的熱導(dǎo)率，是GaN基的理想襯底材料。SiC襯底加工技術(shù)已然成為器件制作的重要基礎(chǔ)，其表面加工的質(zhì)量和精度，直接影響外延薄膜的質(zhì)量以及器件的性能。所以碳化硅襯底材料的加工，要求晶片表面超光滑、無缺陷、無損傷，表面粗糙度在納米以下。

碳化硅技術(shù)的新興機(jī)遇是無限的。只要需要高度可靠的電源系統(tǒng)，SiC MOSFET就能為許多行業(yè)的許多不同應(yīng)用提供高效率，包括那些必須在惡劣環(huán)境下運(yùn)行的應(yīng)用。

與硅絕緣柵雙極晶體管(Si IGBT)相比，使用碳化硅(SiC)進(jìn)行設(shè)計(jì)可在所有負(fù)載工作點(diǎn)實(shí)現(xiàn)非常高的效率，從而實(shí)現(xiàn)更小、功率密集的系統(tǒng)，具有高可靠性和更低的系統(tǒng)級成本。

3300V范圍內(nèi)的SiC選項(xiàng)還很少，這正是推出新型Sic Bare Die MOSFET的動力。效率對于中壓電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)至關(guān)重要，其耐用性、緊湊性和減輕重量也同樣重要。這些SiC特性是降低整個系統(tǒng)、維護(hù)和運(yùn)營成本的關(guān)鍵因素。

碳化硅的好處對各種日常應(yīng)用場景產(chǎn)生的影響

火車和牽引系統(tǒng)：動力裝置，包括輔助動力裝置(APU)和牽引動力裝置(TPU)，存在于許多不同類型的運(yùn)輸貨物和人員的車輛中，包括電動巴士、輕軌列車、重型貨運(yùn)和運(yùn)輸車輛。電動汽車同時配備APU和TPU，體積可能相當(dāng)龐大。碳化硅MOSFET使設(shè)計(jì)人員能夠構(gòu)建更小、功率密度更高的系統(tǒng)，提供無與倫比的性能、更低的熱損耗和更高的可靠性。

工業(yè)不間斷電源(UPS)：備用電源應(yīng)與主電源一樣高效，碳化硅MOSFET與硅同類產(chǎn)品相比，損耗降低30%，系統(tǒng)成本節(jié)省高達(dá)15%，功率密度高出50%。最重要的是，它們是可靠的。使用SiC MOSFET的UPS系統(tǒng)可減少功率損耗并降低總體擁有成本，同時提高功率密度，使設(shè)計(jì)人員能夠?qū)⒏嗟膫溆秒娫囱b入單個外殼中，或者裝入更小、更輕的系統(tǒng)中，以適應(yīng)空間受限的環(huán)境。

工業(yè)電機(jī)驅(qū)動器：SiC的快速開關(guān)和更低的損耗使其成為高效集成電機(jī)驅(qū)動器的理想選擇，因?yàn)樗乖O(shè)計(jì)人員能夠減小電機(jī)驅(qū)動器的尺寸并將其移近電機(jī)，以降低成本并提高可靠性。

重型車輛：重型車輛的電氣化要求車輛的組件（包括高效逆變器）能夠處理更多的功率，同時繼續(xù)調(diào)節(jié)工作溫度。與Si IGBT解決方案相比，基于SiC的逆變器設(shè)計(jì)已證明可以顯著提高功率密度。SiC的熱管理功能有助于減少組件占地面積、提高性能和效率，并支持重載應(yīng)用逆變器的更高頻率運(yùn)行。

碳化硅可實(shí)現(xiàn)更小、更輕、更具成本效益的設(shè)計(jì)，更有效地轉(zhuǎn)換能源并支持各種最終用途應(yīng)用。對于設(shè)計(jì)人員來說，Gen3、3300 V裸芯片碳化硅MOSFET在系統(tǒng)和芯片層面都具有優(yōu)勢。

在系統(tǒng)層面，由于出色的導(dǎo)熱性而降低了冷卻要求，這意味著散熱器和風(fēng)扇等冷卻組件可以更小，從而減少系統(tǒng)的體積、重量和成本。通過在更高的開關(guān)頻率下工作，儲能無源器件的尺寸以及牽引電機(jī)的諧波損耗也減小了。

在芯片級，第3代3300V 碳化硅裸芯片MOSFET 使用其固有的體二極管，從而與Si IGBT相比減少了材料清單(BOM)。與Si IGBT相比，SiC MOSFET可以在低至-55°C至高達(dá)175°C的溫度范圍內(nèi)，以更高的開關(guān)速度運(yùn)行。