⚫ Schwellenländer Siliciumcarbid und Galliumnitrid (GaN) Leistungshalbleiter ist, voraussichtlich nahezu $ 1 Milliarde erreichen im Jahr 2020, von der Nachfrageseite Fahrern von Hybrid- und Elektrofahrzeugen, Strom und Photovoltaik (PV) Wechselrichter.
应用 Die Anwendung von SiC- und GaN-Leistungshalbleitern in Hauptantriebswechselrichtern für Hybrid- und Elektrofahrzeuge wird zu einer jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von mehr als 35% nach 2017 und 10 Mrd. USD im Jahr 2027 führen.
⚫ 2020 GaN-auf-Silizium (Si) Transistor wird erwartet, den Silizium-Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) und einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) flach Preis, zu erreichen, sondern bietet auch die gleichen vorteilhafte Performance: Sobald dieser Referenzwert erreicht ist, wird der GaN-Strommarkt voraussichtlich 2024 600 Millionen USD erreichen und 2027 auf über 1,7 Milliarden USD ansteigen.
IHS Markit-Analyse
Die Erwartungen an einem anhaltend starkem Wachstum der SiC-Industrie ist sehr hoch, angetrieben vor allem von Hybrid- und Elektroauto Umsatzwachstum. Der Marktdurchdringung wächst ebenfalls, vor allem in China Dioden, Schottky, MOSFET, Kreuzung Gate-Feldeffekttransistor (JFET Und andere diskrete SiC-Vorrichtungen sind in in Massenproduktion hergestellten Gleichstrom-Gleichstrom-Umrichtern, Autobatterieladegeräten, erschienen.
Zunehmende Anzeichen dafür sind, dass der Hauptantriebsumrichter, der anstelle von Si-IGBTs SiC-MOSFETs einsetzt, innerhalb von drei bis fünf Jahren auf den Markt kommen wird Im Hauptwechselrichter, weit mehr als die Zahl in dem DC-DC-Wandler und dem Autoladegerät, wird dies schnell den Ausrüstungsbedarf erhöhen.Vielleicht wählt der Wechselrichterhersteller schließlich irgendwann kundenspezifisches Voll-SiC Leistungsmodule, keine diskreten SiC-Geräte Integration, Steuerung und Paketoptimierung sind die Hauptvorteile der modularen Montage.
Nicht nur die Zahl der SiC-Geräte pro Fahrzeug wird steigen, auch die neuen globalen Zulassungsvorschriften für batterieelektrische Fahrzeuge (BEV) und Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV) werden zwischen 2017 und 2027 um das Zehnfache steigen. Weil viele Regierungen auf der ganzen Welt Ziele zur Verringerung der Luftverschmutzung verfolgen und gleichzeitig die Zahl der Fahrzeuge, die fossile Brennstoffe verbrennen, reduzieren, haben China, Indien, Frankreich, Großbritannien und Norwegen angekündigt, Autos mit Verbrennungsmotoren in den nächsten Jahrzehnten zu verbieten und durch sauberere Fahrzeuge zu ersetzen. Die Zukunft elektrifizierter Fahrzeuge wird im Allgemeinen sehr gut, insbesondere für Halbleiter mit großer Bandlücke.
SiC
Verglichen mit der ersten Generation und zweiten Generation Halbleitermaterial Si-Halbleitermaterial GaAs, SiC bessere physikalische und chemische Eigenschaften aufweist, umfassen diese Eigenschaften eine hohe thermische Leitfähigkeit, hohe Härte, chemische Beständigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, Transparenz und dergleichen der Lichtwelle. SiC ein Material mit ausgezeichnetem thermischen Eigenschaften und auch anti-Strahlungseigenschaften machen es eine der bevorzugten Material Fotodiode hergestellt Ferner SiC-basierte Sensoren für fehlerhafte Leistung Si basierenden Sensors bei einer hohen Temperatur, hohen Druck und rauen Umgebungen kompensieren, die ein mehr hat Großer Anwendungsraum Halbleiter-Leistungsbauelemente mit weitem Bandabstand, die durch SiC dargestellt sind, sind eines der am schnellsten wachsenden Leistungshalbleiterbauelemente auf dem Gebiet der Leistungselektronik.
SiC-Leistungs elektronische Geräte einschließlich Dioden und die Leistungstransistoren (Transistor-Schalter). SiC-Leistungsvorrichtungen können elektronische Systemstrom Leistung, Temperatur, Frequenz, Strahlungsbeständigkeit, Zuverlässigkeit und Effizienz verdoppelt das Volumen, Gewicht und Kosten zu bringen, eine wesentliche Verringerung der SiC-Leistungsvorrichtungen kann durch die Spannungsanwendungsbereiche unterteilt werden:
⚫ Niederspannungsanwendungen (600 V bis 1,2kV): der Bereich der High-End-Verbraucher und kommerziellen Anwendungen (wie zB Spielekonsolen, Plasma und LCD-TV, etc.) (wie Laptops, Solid-State-Beleuchtung, elektronische Vorschaltgeräte, etc.) sowie in anderen Bereichen (wie medizinischen , Telekommunikation, Verteidigung, etc.)
⚫ Mittelspannungsanwendungen (1,2kV zu 1.7kV): ein Elektrofahrzeug / Hybrid-Elektrofahrzeug (EV / HEV), fotovoltaische Invertern, unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) und Industriemotor (AC-driven AC Drive) und dergleichen.
⚫ Hochspannungsanwendungen (2,5 kV, 3,3 kV, 4,5 kV und über 6,5 kV): Windkraft, Lokomotivtraktion, Hochspannung / UHV-Energieübertragung und so weiter.
GaN
GaN-Leistungsbauelemente und andere Arten von Leistungshalbleitern werden in der Leistungselektronik verwendet.Grundsätzlich verwendet Leistungselektronik eine Vielzahl von elektronischen Festkörperbauteilen, um elektrische Energie von einem Smartphone-Ladegerät zu einem großen Kraftwerk effizienter zu steuern und umzuwandeln. Unter diesen Festkörperkomponenten übernimmt der Chip Schalt- und Leistungsumwandlungsfunktionen.
GaN stellt eine ideale Wahl für diese Anwendungen dar. GaN basiert auf Gallium- und III-V-Nitriden und ist ein Prozess mit großer Bandlücke, was bedeutet, dass es schneller ist als herkömmliche siliziumbasierte Geräte und höhere liefern kann Durchschlagspannung.
SiC-Geräte maximale Inhibitionsfaktor wachsen kann GaN Geräte sein. Der erste, der Automobil-AEC-Q101-Spezifikation GaN-Transistor durch Transphorm 2017 ausgegeben, und die hergestellten GaN-Geräte auf dem GaN-auf-Si-Wafer mit einer relativ geringen Kosten mit Herstellung, sind leichter zu auch als jedes anderen Produkt auf SiC-Wafern. Aus diesen Gründen GaN-Transistor die bevorzugten späten 2020er Inverter werden könnte, ist besser als das teurere SiC-MOSFET.
Transphorm innovative Kaskodenstruktur
In den letzten Jahren ist die interessanteste Geschichte über GaN-Leistungsbauelemente die Ankunft von integrierten GaN-Schaltkreisen (ICs), die GaN-Transistoren mit Silizium-Gate-Treiber-ICs oder monolithischen vollständigen GaN-ICs einkapseln Notebook-Ladegeräte und andere hochvolumige Anwendungen sindoptimiert und werden wahrscheinlich auf breiterer Ebene breit verfügbar sein.Im Gegensatz dazu hat die Entwicklung kommerzieller GaN-Leistungsdioden nie wirklich begonnen, weil sie keine signifikante Leistung im Vergleich zu Si-Vorrichtungen bereitstellen. Die damit verbundenen Vorteile haben sich als zu teuer und nicht durchführbar erwiesen.SiC-Schottky-Dioden sind für diesen Zweck gut verwendet worden und haben eine gute Preis-Roadmap.