罗姆带动SiC市场起飞

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有鉴于全球环保意识抬头,碳化硅(SiC)与氮化镓(GaN)两种功率转换材料备受瞩目。其中,碳化硅掌握早期开发优势,其功率模组在再生能源与车用电子领域,商机已纷纷涌现。而主要锁定低功率市场的氮化镓,则将缓步进军中功率市场。

可以弥补天然能源不足缺口的再生能源设备,为聚焦于中功率、高功率应用的碳化硅创造大量需求。另一方面,近期丰田汽车(Toyota)在电动车中导入碳化硅SiC)元件的测试结果也已出炉,其在改善能源效率、缩小电源控制系统(PCU)尺寸上的效果,明显胜过碳化硅元件。

台达电技术长暨总经理张育铭表示,以前电力电子的厂商其实不多,不过近期随着碳化硅、氮化镓的半导体元件越来越多,这部分的市场是值得期待的。另外,若以功率设备来看,传统的火力发电、核能发电所用的电力电子比较少,不过新兴再生能源就不同了,风力电发电中的电力转换器扮演相当重要的角色,而太阳能发电的光伏逆变器(PV Inverter),所占比重也很重。

并购Wolfspeed 英飞凌强化碳化硅事业

主要受益于碳化硅技术的领域除了再生能源,还有车用电子。在此趋势的推波助澜下,功率半导体供应领导厂商英飞凌(Infineon),今年7月以8.5亿美元大举并购Cree旗下的Wolfspeed功率与射频(RF)部门,并且明确表示,碳化硅晶片未来将逐渐与硅晶片并驾齐驱,尤其是在电动及混合动力汽车市场上。

Wolfspeed是SiC功率及GaN-on-SiC射频功率解决方案的主要供应商,其核心能力包括碳化硅晶圆基板制造以及射频功率应用的碳化硅单晶氮化镓层,英飞凌计画在2016年底前完成这项交易,藉以协助英飞凌扩大在物联网、电动车以及再生能源等全球快速成长市场领域的布局。

然而,丰田汽车(Toyota)也随之在测试结果中证明,在电动车中导入碳化硅,表现明显胜过于硅元件。Toyota专案总经理滨田公守表示,为达成“丰田环境挑战2050”的目标,丰田积极发展下世代车用功率半导体。近年来丰田开始尝试在电动车中导入碳化硅MOSFET、碳化硅JBS二极体,并于2015年2月开始进行实车路测。

滨田公守进一步指出,测试结果发现,碳化硅元件可改善能源效率的关键技术,其表现明显胜过于硅元件。在采用碳化硅的电源控制系统中,具备更高频率的控制,且功率模组、线圈、电容器的尺寸也明显缩小。不过同时,他也表示,未来并不排除采用氮化镓作为提升燃料效率的功率半导体。

不仅如此,罗姆(ROHM)也于日前宣布与Venturi电动方程式赛车车队(Venturi Formula E Team),缔结为期3年的技术夥伴契约,该车队长期参与FIA电动方程式赛车锦标赛。自10月9日开幕的第3季起,罗姆将提供碳化硅(SiC)功率元件,运用在赛车马力核心的变流器中,协助赛车小型化、轻量化和高效率化。

该公司于2010年开始量产SiC MOSFET,并持续研发先进元件。汽车领域方面,急速充电用的车用充电器,获得相当高的市占率,碳化硅使用在电动汽车(EV)马达和变流器也迅速普及。

和传统赛车不同之处在于,电动方程式赛车的管理电力能力非常重要,如何有效率地活用电池储备的电力,左右了赛事的胜败。

Venturi Formula E Team技术长Franck Baldet表示,电动方程式赛车的本质就是管理电力。能与罗姆缔结合作关系,将能够带动赛车的整个电力系统进化,进一步提升马达的速度。

ROHM离散式元件制造本部兼模组制造本部董物东克己表示,非常期待日后能在跑道上证明我们公司产品的品质和效率。近期SiC功率元件,可望进一步活跃于油电混合车和电动汽车领域。罗姆希望能对多种产业、社会更多领域,提供更具经济效益的技术,并在转换能源政策上位居重要的地位。

ROHM在设计新构造时,通过源级、栅极的双沟槽结构,从而分散了大电流在门极的聚集。即瞬间电场从源极流走的越多,门极耐破坏性就越强。

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与已经量产中的平面型SiC MOSFET相比,导通电阻可降低约50%,同时还提高了开关性能(输入电容降低约35%)。这将大幅降低太阳能发电用功率调节器和工业设备用电源、工业用逆变器等所有相关设备的功率损耗,对于太阳能发电用功率调节器和工业设备用电源等所有设备的节能化、小型化、轻量化起着关键性的作用。

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