新兴 Si prevede che i mercati emergenti dei semiconduttori di carburo di silicio e nitruro di gallio (GaN) raggiungeranno quasi $ 1 miliardo entro il 2020, trainati dalla domanda di inverter ibridi ed elettrici, di energia e fotovoltaici (PV).
应用 L'applicazione dei semiconduttori di potenza SiC e GaN nei convertitori di inverter principali per veicoli ibridi ed elettrici comporterà un tasso di crescita annuale composto (CAGR) superiore al 35% dopo il 2017 e $ 10 miliardi nel 2027.
GaN Entro il 2020, i transistor GaN-on-silicon (Si) dovrebbero essere allo stesso prezzo dei transistor a effetto di campo a semiconduttore di metallo-ossido di silicio (MOSFET) e transistor bipolari a gate isolati (IGBT), offrendo gli stessi vantaggi. Prestazioni Una volta raggiunto questo benchmark, il mercato energetico GaN dovrebbe raggiungere $ 600 milioni nel 2024 e salire a più di $ 1,7 miliardi nel 2027.
Analisi del Mark IHS
Le aspettative di una forte crescita continua nel settore del SiC sono elevate, con il principale fattore trainante della crescita delle vendite di veicoli ibridi ed elettrici. Cresce anche la penetrazione del mercato, in particolare in Cina, diodi Schottky, MOSFET, transistor ad effetto di gate di giunzione (JFET) E altri dispositivi discreti SiC sono comparsi in convertitori DC-DC automobilistici di serie, caricabatterie per auto.
Segnali sempre più evidenti sono che il convertitore di frequenza principale, che utilizza MOSFET SiC invece di Si IGBT, inizierà a comparire sul mercato entro 3-5 anni, a causa dell'elevato numero di dispositivi Nell'inverter principale, molto più del numero nel convertitore CC-CC e nel caricatore per auto, questo aumenterà rapidamente la richiesta di attrezzature. Forse a un certo punto, il produttore di inverter sceglie finalmente il SiC completo personalizzato Moduli di potenza, non dispositivi discreti SiC L'integrazione, il controllo e l'ottimizzazione dei pacchetti sono i principali vantaggi dell'assemblaggio modulare.
Non solo il numero di dispositivi SiC per veicolo aumenta, e per veicoli elettrici a batteria (BEV) e plug-in ibrido immatricolazione del veicolo elettrico (PHEV) di nuova domanda globale aumenterà di 10 volte tra il 2017 e il 2027 perché molti governi di tutto il mondo sono mirati a ridurre l'inquinamento atmosferico, riducendo al tempo stesso i veicoli di dipendenza che bruciano combustibili fossili. la Cina, l'India, la Francia, la Gran Bretagna e la Norvegia hanno già annunciato l'intenzione di vietare le auto dotate di un motore a combustione interna nei prossimi decenni, sostituiti da più pulito veicoli. in prospettive generali per veicoli elettrici saranno pertanto diventano molto buono, soprattutto per un'ampia bandgap semiconduttore è particolarmente vero.
SiC
Rispetto al materiale semiconduttore di prima generazione Si e al materiale semiconduttore di seconda generazione GaAs, il SiC presenta migliori proprietà fisiche e chimiche, tra cui elevata conduttività termica, elevata durezza, resistenza chimica, resistenza alle alte temperature, trasparenza alle onde luminose, ecc. Le eccellenti proprietà termiche e le proprietà anti-irradiazione del materiale lo rendono anche uno dei materiali di scelta per la preparazione dei fotorivelatori UV.Inoltre, i sensori basati su SiC possono compensare i difetti di prestazione dei sensori basati su Si in ambienti difficili come alta temperatura e alta tensione. Ampio spazio di applicazione I dispositivi di potenza a semiconduttore a banda proibita rappresentati da SiC sono uno dei dispositivi a semiconduttore di potenza in più rapida crescita nel campo dell'elettronica di potenza.
dispositivi elettronici di potenza SiC compresi diodi e transistori di potenza (interruttore transistor). dispositivi di potenza SiC può alimentare potenza sistema elettronico, temperatura, frequenza, resistenza alle radiazioni, affidabilità ed efficienza raddoppiato per portare il volume, peso e costo una sostanziale riduzione in dispositivi di potenza SiC può essere diviso per le aree di applicazione di tensione:
⚫ Applicazioni a bassa tensione (da 600 V a 1,2 kV): applicazioni consumer di fascia alta (come console di gioco, TV al plasma e LCD), applicazioni commerciali (come computer portatili, illuminazione a stato solido, reattori elettronici, ecc.) E altre aree (come , telecomunicazioni, difesa, ecc)
⚫ applicazioni di media tensione (1.2kV a 1.7kV): un / veicolo elettrico ibrido veicolo elettrico (EV / HEV), inverter solari fotovoltaici, gruppi di continuità (UPS), e motori industriali condotto (AC-driven AC Drive) e simili.
⚫ Applicazioni ad alta tensione (2.5kV, 3.3kV, 4.5kV e superiore a 6.5kV): energia eolica, trazione locomotiva, trasmissione di potenza ad alta tensione / UHV e così via.
GaN
I dispositivi di potenza GaN e altri tipi di semiconduttori di potenza sono utilizzati nell'elettronica di potenza: in sostanza, l'elettronica di potenza utilizza una varietà di componenti elettronici a stato solido per controllare e convertire in modo più efficiente l'energia elettrica da qualsiasi dispositivo di ricarica per smartphone a una grande centrale elettrica. Tra questi componenti a stato solido, il chip gestisce le funzioni di commutazione e conversione di potenza.
GaN è la scelta ideale per queste applicazioni: GaN è basato su nitruri di gallio e III-V ed è un processo a banda larga ampio, il che significa che è più veloce dei tradizionali dispositivi basati su silicio e può fornire Tensione di rottura.
dispositivi SiC di crescere fattore massima inibizione possono essere dispositivi GaN. Il primo transistore specifica GaN AEC-Q101 automobilistico emesso da Transphorm nel 2017, ei dispositivi GaN fabbricati su wafer GaN-on-Si aventi un costo relativamente basso , sono anche più facile da produrre rispetto a qualsiasi prodotto su wafer di SiC. per queste ragioni, transistor GaN potrebbe diventare l'inverter fine del 2020 preferito, è meglio che il più costoso SiC MOSFET.
Transphorm innovativa struttura Cascode
Negli ultimi anni, la storia più interessante sui dispositivi di alimentazione GaN è l'arrivo di circuiti integrati (CI) del sistema GaN che incapsulano i transistor GaN con circuiti integrati di driver di silicio o circuiti integrati monolitici completi. I caricatori per notebook e altre applicazioni ad alto volume sono ottimizzati e possono essere ampiamente disponibili su una scala più ampia, mentre lo sviluppo di diodi di alimentazione GaN commerciali non è mai realmente iniziato perché non forniscono prestazioni significative rispetto ai dispositivi Si. I vantaggi, gli sviluppi correlati si sono rivelati troppo costosi e non fattibili: i diodi Schottky SiC sono stati ben utilizzati per questo scopo e hanno una buona tabella di marcia dei prezzi.