新兴 Les marchés émergents des semi-conducteurs de puissance en carbure de silicium et en nitrure de gallium (GaN) devraient atteindre près de 1 milliard de dollars d'ici 2020, poussés par la demande de véhicules hybrides et électriques, d'onduleurs photovoltaïques (PV).
应用 L'application de semi-conducteurs de puissance SiC et GaN dans les variateurs principaux des véhicules hybrides et électriques se traduira par un taux de croissance annuel composé (TCAC) de plus de 35% après 2017 et de 10 milliards de dollars en 2027.
GaN D'ici 2020, les transistors GaN-on-silicon (Si) devraient être au même prix que les transistors à effet de champ silicium-oxyde-semiconducteur (MOSFET) et les transistors bipolaires à grille isolée (IGBT), tout en offrant les mêmes avantages. Performance: Une fois ce point de référence atteint, le marché de l'électricité de GaN devrait atteindre 600 millions de dollars en 2024 et atteindre plus de 1,7 milliard de dollars en 2027.
Analyse de Markit IHS
Les attentes en matière de croissance continue de l'industrie du SiC sont élevées, notamment en Chine, les diodes Schottky, les MOSFET, les transistors à effet de champ de grille de jonction (JFET). Et d'autres dispositifs discrets SiC sont apparus dans les convertisseurs CC-CC automobiles produits en série, les chargeurs de batterie de voiture.
Des signes de plus en plus évidents sont que l'onduleur principal - utilisant des MOSFET SiC au lieu de Si IGBT - commencera à apparaître sur le marché d'ici 3 à 5 ans. Dans l'onduleur principal, bien plus que le nombre dans le convertisseur DC-DC et le chargeur de voiture, cela augmentera rapidement la demande d'équipement.Peut-être que le fabricant de l'onduleur choisit finalement un SiC complet personnalisé Modules de puissance, pas de dispositifs discrets SiC L'intégration, le contrôle et l'optimisation des paquets sont les principaux avantages de l'assemblage modulaire.
Non seulement le nombre de dispositifs SiC par véhicule augmentera, mais les nouvelles exigences globales d'immatriculation pour les véhicules électriques à batterie (BEV) et les véhicules électriques hybrides rechargeables (PHEV) augmenteront également de 10 fois entre 2017 et 2027. La Chine, l'Inde, la France, le Royaume-Uni et la Norvège ont annoncé leur intention d'interdire les voitures à moteur à combustion interne dans les prochaines décennies et de les remplacer par des voitures plus propres. L'avenir des véhicules électrifiés deviendra généralement très bon, en particulier pour les semi-conducteurs à large bande interdite.
SiC
Par rapport au matériau semi-conducteur de première génération Si et au matériau semi-conducteur GaAs de deuxième génération, SiC présente de meilleures propriétés physiques et chimiques, notamment une conductivité thermique élevée, une dureté élevée, une résistance chimique élevée, une résistance aux hautes températures, etc. Les excellentes propriétés thermiques et anti-irradiation du matériau en font également un matériau de choix pour la préparation des photodétecteurs UV et des capteurs à base de SiC pour compenser les défauts de performance des capteurs à base de Si dans des environnements difficiles tels que haute température et haute tension. Large espace d'application Les dispositifs de puissance à semi-conducteur à large bande interdite représentés par le SiC sont l'un des dispositifs semi-conducteurs de puissance à croissance la plus rapide dans le domaine de l'électronique de puissance.
des dispositifs électroniques de puissance de SiC, y compris des diodes et des transistors de puissance (commutateur à transistor). dispositifs de puissance de SiC peuvent alimenter l'alimentation du système électronique, la température, la fréquence, la résistance au rayonnement, la fiabilité et l'efficacité ont doublé pour porter le volume, le poids et le coût Réduit de manière significative, les applications de dispositifs de puissance SiC peuvent être divisées par tension:
⚫ applications basse tension (600 V à 1,2kV): le domaine des applications grand public et commerciales haut de gamme (comme les consoles de jeux, télévision à écran plasma et LCD, etc.) (tels que les ordinateurs portables, l'éclairage à semi-conducteurs, des ballasts électroniques, etc.), ainsi que dans d'autres domaines (tels que le médical , télécommunications, défense, etc.)
⚫ applications de moyenne tension (de 1,2kV à 1.7kV): un véhicule électrique d'un véhicule électrique / hybride (EV / HEV), les onduleurs solaires photovoltaïques, d'alimentation sans coupure (UPS), et moteur industriel entraîné (AC Drive-driven AC) et analogues.
⚫ Applications haute tension (2,5 kV, 3,3 kV, 4,5 kV et plus de 6,5 kV): énergie éolienne, traction de locomotives, transmission d'énergie haute tension / UHV, etc.
GaN
Les composants de puissance GaN et autres types de semi-conducteurs sont utilisés dans l'électronique de puissance.L'électronique de puissance utilise une variété de composants électroniques à semi-conducteurs pour contrôler et convertir plus efficacement l'énergie électrique, du chargeur de smartphone à une grande centrale électrique. Parmi ces composants à semi-conducteurs, la puce gère les fonctions de commutation et de conversion de puissance.
GaN est un choix idéal pour ces applications.Le GaN est basé sur les nitrures de gallium et III-V et est un large processus de bande passante, ce qui signifie qu'il est plus rapide que les dispositifs traditionnels à base de silicium et peut fournir Tension de rupture.
dispositifs de SiC à croître facteur d'inhibition maximale peuvent être des dispositifs GaN. Le premier transistor de spécification de GaN automobile AEC-Q101 délivré par Transphorm en 2017, et les dispositifs de GaN fabriquées sur la plaquette GaN sur-Si ayant un coût relativement faible , sont également plus faciles à fabriquer que tout autre produit sur des plaquettes de SiC. pour ces raisons, le transistor GaN pourrait devenir l'inverseur fin des années 2020 préféré, est mieux que le MOSFET SiC plus cher.
La structure innovante Cascode de Transphorm
Ces dernières années, l'histoire la plus intéressante sur les dispositifs de puissance GaN est l'arrivée de circuits intégrés (CI) GaN, qui encapsulent des transistors GaN avec des circuits intégrés de commande de porte en silicium ou des circuits intégrés GaN monolithiques. Les chargeurs de portables et autres applications de haut volume sont optimisés et sont susceptibles d'être largement disponibles à plus grande échelle.Inversement, le développement de diodes de puissance commerciales GaN n'a jamais vraiment commencé car elles ne fournissent pas de performances significatives par rapport aux dispositifs Si. Les avantages et les développements connexes se sont avérés trop coûteux et irréalisables: les diodes SiC Schottky ont été bien utilisées à cette fin et ont une bonne feuille de route.