用于新型電力電子的 GaN、SiC

我們深入探討了 WBG 技術的前景和缺陷，考察了這些硅替代品的優(yōu)缺點，以及汽車和 5G 等要求苛刻的應用是否足以將 GaN 和 SiC 技術推向未來芯片設計的前沿。

首先，簡要介紹一下：GaN 和 SiC 被指定為 WBG 半導體，基于將這些材料中的電子從價帶轉移到導帶所需的能量。對于硅，這個能量是 1.1 電子伏特 （eV）；SiC 約為 3.2 eV，GaN 約為 3.4 eV。這些特性導致更高的適用擊穿電壓，在某些應用中可高達 1，700 V。

我們的特別項目研究了推動 WBG 市場的力量、多年未實現(xiàn)預期后的未來前景，以及哪些應用可能為市場滲透提供跳板。

GaN 和 SiC 半導體在電源應用中提供優(yōu)于硅的優(yōu)勢，尤其是在電源市場中。然而，使用這些寬帶半導體的設計人員面臨著現(xiàn)實世界的挑戰(zhàn)。

當前一代的 SiC 器件至少可以撼動全球半導體行業(yè)的某些領域。同時，GaN 技術正在朝著理論性能邊界發(fā)展，支持者認為該邊界明顯優(yōu)于老化的硅 MOSFET，比當前的 GaN 器件好 300 倍。

WBG 半導體功率開關的主要優(yōu)點包括高電流密度、更快的開關速度和更低的漏源導通電阻。傳統(tǒng)的硅半導體僅限于幾百千赫茲的開關頻率，而 SiC 和 GaN 都擴展到兆赫茲范圍。

基于 GaN 和 sSiC 技術的功率半導體可以為跨工業(yè)環(huán)境的高效電源提供途徑，同時還可以補充可再生能源領域的擴展。

然而，Electronic Products 的主編 Gina Roos 警告說，使用 WBG 半導體進行設計需要一些額外的專業(yè)知識。

GaN 器件制造商在材料和工藝技術方面的進步導致電動汽車等高壓、大功率應用的性能和成本均有所提高。同時，碳化硅技術的高導熱性可以比其他半導體材料更快地散熱。

如果市場需求增長，下一步將是穩(wěn)定基板供應鏈，以快速響應對大功率解決方案不斷增長的需求。

我們從 Efficient Power Conversion Corp. 的首席執(zhí)行官 Alex Lidow對基于硅的分立功率器件的未來的研究開始，解開這些以及其他技術和市場問題。

接下來，我們與 GaN Systems 的Larry Spaziani坐下來探討新興 WBG 技術的市場前景和機遇。

Microchip 的 Orlando Esparza 評估了 SiC 技術下一個采用階段的前景，重點關注器件可靠性以及 SiC 提供系統(tǒng)解決方案的程度。

在與 Yole Développement 跟蹤行業(yè)部門的 Ezgi Dogmus 的討論中，我們還考慮了 WBG 市場的前景和采用率。

隨著 WBG 生態(tài)系統(tǒng)的擴展，我們還收到了電力電子應用開發(fā)商的意見，包括來自安森美半導體的慕尼黑設計工程師。

電池充電正在成為 GaN 技術的一種可能應用。Power Integrations 的 Chris Lee 認為，GaN 的實施有望帶來充電器設計的一場革命。

在其他地方，羅門半導體的工程師討論了 SiC MOSFET 的設計挑戰(zhàn)和有前景的應用。

混合動力和電動汽車可能代表了 WBG 材料最有前途的應用。技術作家 Stefano Lovati 研究了 WBG 材料提供的潛在效率和功率轉換優(yōu)勢。

在更遠的地方，德州儀器公司的 Masoud Beheshti 解釋了未來的電網(wǎng)組件將如何利用 GaN 技術。

為了完成我們的 WBG 特別項目， UnitedSiC 的Anup Bhalla將 SiC 器件作為推動半導體行業(yè)轉型的催化劑，以尋求更低的功率和更高的性能?！　?/p>