Теги → mosfet

JEDEC разрабатывает стандарт для силовой электроники будущего

Комитет JEDEC сообщил об учреждении двух подкомитетов, которые займутся разработкой стандарта для всеобъемлющей характеристики силовых элементов на основе так называемых широкозонных полупроводников (JC-70 Wide Bandgap Power Electronic Conversion Semiconductors). В основном речь идёт о стандартизации транзисторов для блоков питания и подсистем питания, в том числе интегрированных. На сегодня для этого в используются соединения нитрида галлия (GaN) и карбида кремния (SiC). Соответственно, один подкомитет займётся стандартизацией элементов на основе нитрида галлия, а второй — на основе карбида кремния.

 Слева для сравнения 200-В обычный Si (кремниевый) MOSFET и 200-В eGaN FET, а справа исполнение для 600-В GaN приборов (www.researchgate.net)

Слева для сравнения 200-В обычный Si (кремниевый) MOSFET и 200-В eGaN FET, а справа исполнение для 600-В GaN приборов (www.researchgate.net)

Полупроводники с широкой запрещённой зоной (Wide Bandgap) обладают низким динамическим сопротивлением и низким пороговым напряжением переключения. Силовые транзисторы на основе GaN и SiC способны выдерживать значительные токи при весьма компактных размерах. Также эти материалы демонстрируют минимальные потери при переходных процессах, что ощутимо повышает КПД блоков питания на транзисторах из нитрида галлия на подложках из карбида кремния. Всё это востребовано в связи с тенденцией перехода на электротранспорт и в свете всеобщей борьбы со снижением издержек на преобразование электроэнергии.

 Широкозонные полупроводники делают «идеальную пилу» при преобразовании импульса, которая не уходит в минус (Fujitsu Laboratories)

Широкозонные полупроводники делают «идеальную пилу» при преобразовании импульса, которая не уходит в минус (Fujitsu Laboratories)

Комитет JC-70 Wide Bandgap Power Electronic Conversion Semiconductors временно возглавят представители компаний Infineon, Texas Instruments и Wolfspeed (ранее Cree Company). Все эти компании активно выпускают силовые элементы на широкозонных полупроводниках. Совокупная доля компаний Infineon и Wolfspeed на рынке SiC-элементов, например, приближается к 70 %. Одним словом, за дело возьмутся специалисты.

Следует сказать, что рабочая группа по изучению вопросов стандартизации широкозонных полупроводников — GaNSPEC — была создана внутри индустрии ещё весной 2016 года. Вскоре после этого комитет JEDEC начал обеспечивать группе поддержку в логистике. Аналогичная группа SiCSPEC изучала карбидокремниевые элементы. Обе группы включают порядка 50 представителей производителей полупроводников, промышленного оборудования, разработчиков технологий, учёных и работников государственных лабораторий из США, Европы и Азии. Все они дальше будут работать под эгидой JEDEC.

 Широкозонные полупроводники имеют неограниченную сферу применеия (https://www.pntpower.com)

Широкозонные полупроводники имеют неограниченную сферу применеия (https://www.pntpower.com)

В результате деятельности комитета обещает появиться стандарт, облегчающий разработку, производство и использование широкозонных полупроводников в силовых элементах. Блоки питания станут на порядок компактнее и намного эффективнее.

Электромобили стимулируют переход на новые силовые транзисторы

Мы не первый раз встречаем информацию о необходимости перехода на новую силовую элементную базу. Традиционные силовые транзисторы MOSFET на базе кремниевых подложек имеют ряд недостатков, которые при иных обстоятельствах казались несущественными. Переходные процессы в MOSFET ведут к лишним потерям, что при стремлении к повальной электрификации наземного транспорта выглядит уже как расточительство.

 По центру транзистор на подложке из карбида кремния, справа на обычной кремниевой

По центру транзистор на подложке из карбида кремния, справа на обычной кремниевой

Кроме того, при прочих равных рабочих характеристиках транзисторы на базе новых материалов — на подложках из карбида кремния (SiC, silicon carbide) и нитрида галлия (GaN) — оказываются значительно меньше по габаритам, чем традиционные силовые элементы. Попросту говоря, блоки питания нового поколения могут уменьшиться в размерах на 80–90 %.

 Новые материалы позволят существенно уменьшить размеры блоков питания (пример Toyota)

Новые материалы позволят существенно уменьшить размеры блоков питания (пример Toyota)

По мнению аналитиков компании Yole Development, в ближайшие годы производители силовых элементов в массе откажутся от использования кремниевых подложек для выпуска силовых транзисторов. Главной движущей силой перехода на новые подложки обещают стать гибридные и чисто электрические автомобили. Сообщается, что большинство разработчиков электронных приборов с использованием материалов SiC/GaN близки к решению проблем, обычно возникающих при переходе к массовому производству новой продукции.

 Два сценария роста рынка силовых элементов на новых м атериалах: обычный и взрывной (Yole)

Два сценария роста рынка силовых элементов на новых материалах: обычный и взрывной (Yole)

Кроме силовых элементов для электромобилей материалы SiC/GaN планируется использовать для всего спектра электроники — как низковольтной (до 600 В), так и высоковольтной (до 3300 В). Это схемы компенсации коэффициента мощности (PFC), солнечная и ветроэнергетика, блоки бесперебойного питания и многое другое.

 Основные игроки на рынке новых силовых полупроводников и их рыночные доли (Yole)

Основные игроки на рынке новых силовых полупроводников и их рыночные доли (Yole)

Доминировать на рынке силовых элементов с использованием SiC/GaN будут продолжать две компании: Infineon и Cree, которым по итогам 2014 года принадлежит 68 % нового рынка. Остальные 32 % рынка делят между собой компании Rohm, STMicroelectronics, GE, Fuji Electric и другие. Ожидается, что до 2020 года рынок силовых полупроводников на новых материалах утроится и превысит уровень продаж в 436 млн долларов США.

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Активы обанкротившегося криптоброкера Voyager купит FTX за $1,4 млрд 20 мин.
Первая глава фэнтезийного ролевого вестерна Weird West стала полностью бесплатной 25 мин.
Детективный хоррор Charon’s Staircase предложит похоронить отголоски тирании родного государства 27 мин.
Создатели условно-бесплатного командного шутера THE FINALS показали разрушаемость и приглашают на закрытую «альфу» 36 мин.
Переиздание арканоида Shatter задержится до начала ноября 43 мин.
Премьеру Рика в MultiVersus сопроводили патчем, который замедляет прокачку персонажей вдвое 48 мин.
Intel запустила технологию ИИ-масштабирования XeSS — конкурент NVIDIA DLSS и AMD FSR появился в Shadow of the Tomb Raider 10 ч.
Песочница PT Sandbox дополнилась средствами выявления атак на Astra Linux и буткитов 11 ч.
Релизный трейлер Overwatch 2 готовит игроков к наступлению «новой эры» 13 ч.
VK продала игровое подразделение MY.GAMES за $642 млн 13 ч.