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安森美:SiC和GaN在新兴应用中崛起

本文作者:编辑部       点击: 2022-04-30 13:45
前言:

 
新材料SiC和GaN开关速度快,损耗小,越来越多用在电动车、新能源、5G电源等应用。

SiC主要用于650 V以上应用,而GaN主要用于650 V以下的应用。在650 V应用中,GaN的开关频率比SiC高得多,而SiC的可靠性高于GaN。SiC和GaN技术在质量因子的交越有限,因此两者是互补的,在高功率开关应用中各有设计优势。

SiC功率组件进入市场的时间比GaN长,通常用于更高电压、更高功率的应用,如太阳能逆变器、电动车充电器和工业AC-DC等应用。

在快速充电适配器应用中,GaN器件将功率密度提升了1到3倍,从而大大缩小的充电设备的体积。在更高功率的应用中,例如为服务器、云和电信系统供电的电源,尤其是基于图腾柱PFC的电源,采用GaN可使能效超过99%。这使这些系统能够满足最重要的(和严格的)能效标准,如80+ titanium。同时,GaN组件被广泛用于无线设备中,作为频率高达100 GHz的功率放大器。一些主要的用例是蜂窝基站功率放大器、军用雷达、卫星发射器和通用射频放大。然而,由于高压(高达1,000V)、高温和快速开关,它们也被纳入各种开关电源应用,如DC-DC转换器、逆变器和电池充电器。
 
安森美电源方案部市场营销经理袁光明

“安森美(onsemi)针对节能减排等相关应用,有推出低损耗、高耐压的SiC MOSFET。我们可以提供单个组件、模块和一整套高能效的解决方案,包括650 V、900 V和1200 V SiC MOSFET及相应的门极驱动。“安森美电源方案部市场营销经理袁光明表示。

“包括基板衬底到最终产品,到封装相关的技术,增加产能,给客户提供越来越多的新产品,以支持和客户签订的25亿美元的长期供应协议。”

提升SiC器件制造能力 应对电动汽车需求

2021年,全球新能源汽车销量达到675万辆,同比增长108%,其中中国市场贡献过半达到375万辆,同比增长160%。统计显示,单车功率半导体用量在不同车型中占比差别巨大,在传统燃油汽车中超过50美元,而在48V轻混汽车中超过75美元,在混合动力汽车中达到300美元,而纯电汽车则是高达455美元。汽车电气化和电动车的普及,带来了功率组件需求的飙升,SiC器件成为越来越多新能源汽车的重要配置。
安森美提供SiC器件从衬底到系统的一整套方案。150/200mm SiC 晶圆 & 外延(epi) 现在完全由安森美内部制造;晶圆现在准备好从 150 mm向200 mm 迁移;提供全面的SiC二极管、SiC MOSFET、混合SiC和全SiC模块及压铸模等先进的封装选项,能效高,损耗小,性价比高,且都符合汽车和工业标准。

安森美汽车主驱功率模块产品线经理陆涛

“对于Si组件,安森美位于纽约的12寸晶圆厂将会给供应链带来极大的缓解。对于SiC功率组件,最新收购的GATA使得安森美在SiC的全产业链上更趋于完善,并带来了质量和供应上的优势。针对电动车主驱应用,无论是SiC还是Si的IGBT功率组件,安森美都开发了相应领先高效的功率模块”安森美汽车主驱功率模块产品线经理陆涛说。

当电动车的电池电压系统升级到800 V后,SiC的优势得到了发挥。也使得它的应用得到了推广,目前已有不少车厂已有相应的车型正在计划或者已经应用了SiC组件,应用了SiC使得整车效率的提升,可以使得电动车的里程提升或者是减小电池的容量。减小的电池容量可以抵消由于SiC和Si功率组件的价差带来的成本上升。