⚫ 신흥 시장 탄화 규소 질화 갈륨 (질화 갈륨) 전력 반도체는 하이브리드 및 전기 자동차, 전기, 태양 광 (PV) 인버터의 수요 측면 드라이버에서, 2020 년 거의 $ 10 억에이를 것으로 예상된다.
2017 연평균 성장률 35 % 이상이 2027 년에 $ 100 억에 도달 한 후 응용 ⚫의 SiC 파워 반도체 및 GaN으로 하이브리드 전기 자동차 구동계 주 인버터가 발생할 것이다.
GaN GaN (silicon-on-silicon) 트랜지스터는 실리콘 금속 산화물 반도체 전계 효과 트랜지스터 (MOSFET) 및 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 (IGBT)와 동일한 가격으로 2020 년까지 동일한 가격을 제공 할 것으로 예상됩니다. 성능을 제공합니다.이 벤치 마크에 도달하면, 2024의 GaN 전력 시장은 2027 년에 $ 6 억에이를 것으로 예상됩니다 이상의 $ 1.7 억 올랐다.
IHS Markit 분석
SiC를 산업의 지속적인 강력한 성장의 기대는 하이브리드 및 전기 자동차 판매 성장에 의해 주로 매우 높은 구동된다. 시장 침투는 특히 중국 다이오드, 쇼트 키, MOSFET, 접합 게이트 전계 효과 트랜지스터에서, 성장 (JFET 그리고 다른 SiC 개별 소자는 자동차 용 DC-DC 컨버터, 자동차 배터리 충전기에 대량 생산되었다.
Si IGBT 대신에 SiC MOSFET을 사용하는 주 구동 인버터가 3-5 년 내에 시장에 출현하기 시작한다는 점은 점점 더 명백 해지고 있습니다. 많은 수의 디바이스 DC-DC 컨버터와 차량용 충전기의 수보다 훨씬 많은 주 인버터의 경우 장비 수요가 급격히 증가 할 것이며 아마도 어느 시점에서 인버터 제조업체는 마침내 주문형 전체 SiC SiC 개별 소자가 아닌 전원 모듈 통합, 제어 및 패키지 최적화는 모듈 조립의 주요 이점입니다.
차량 당 SiC 장치 수가 증가 할뿐만 아니라 배터리 전기 자동차 (BEV) 및 플러그 인 하이브리드 전기 자동차 (PHEV)에 대한 새로운 글로벌 등록 요구 사항도 2017 년에서 2027 년 사이에 10 배 증가합니다. 중국, 인도, 프랑스, 영국 및 노르웨이는 화석 연료 연소에 의존하는 차량의 수를 줄이면서 대기 오염을 줄이기위한 목표를 전세계의 많은 정부가 목표로 삼고 있기 때문에 앞으로 수십 년 내에 내연 기관으로 자동차를 금지하고 더 깨끗한 자동차로 대체 할 계획을 발표했습니다. 전기 자동차의 미래는 일반적으로 매우 넓어지고, 특히 와이드 밴드 갭 반도체의 경우 매우 좋습니다.
SiC
SiC는 제 1 세대 반도체 재료 인 Si 및 제 2 세대 반도체 재료 인 GaAs와 비교할 때 높은 열 전도성, 높은 경도, 내 화학성, 고온 저항성, 광파에 대한 투명성 등을 비롯한보다 우수한 물리적 및 화학적 특성을가집니다. SiC 이 소재의 탁월한 열적 특성과 내 방사선 조사 특성으로 인해 자외선 광 검출기를 제조하는 데 필요한 재료 중 하나가 될뿐만 아니라 SiC 기반 센서는 고온 및 고전압과 같은 열악한 환경에서 Si 기반 센서의 성능 결함을 보완 할 수 있습니다. 넓은 응용 분야 SiC로 대표되는 넓은 밴드 갭 반도체 전력 소자는 전력 전자 분야에서 가장 빠르게 성장하는 전력 반도체 소자 중 하나입니다.
SiC 파워 디바이스는 주로 파워 다이오드와 트랜지스터 (트랜지스터, 스위칭 트랜지스터)를 포함하며, SiC 파워 디바이스는 전력 전자 시스템의 전력, 온도, 주파수, 복사 저항, 효율 및 신뢰성을 두 배로 높여 대량, 중량 및 비용을 절감 할 수있다. SiC 전력 디바이스 애플리케이션은 전압으로 크게 나눌 수있다.
⚫ 저전압 애플리케이션 (1.2kV 600 V) 최고급 소비자 및 상업용 응용 분야 (노트북과 같은, 고체 조명, 전자 안정기 등)뿐만 아니라 다른 영역 (예 : 게임 콘솔, 플라즈마 및 LCD TV 등) (예를 들어, 의료 등 , 통신, 방위 등)
⚫ 고압 응용 (1.7kV에 1.2kV) 전기 자동차 / 하이브리드 전기 자동차 (EV / HEV), 태양 광 발전 인버터, 무정전 전원 장치 (UPS), 및 산업용 구동 모터 (AC 구동 AC 드라이브) 등을 포함한다.
⚫ 고전압 애플리케이션 (2.5kV, 3.3kV, 4.5kV 및 6.5kV 이상) : 풍력, 기관차 견인, 고전압 / UHV 송전 등.
GaN
GaN 전력 장치 및 기타 유형의 전력 반도체가 전력 전자 장치에 사용됩니다. 기본적으로 전력 전자 장치는 다양한 고체 전자 부품을 사용하여 스마트 폰 충전기에서 대형 발전소로의 전기 에너지를보다 효율적으로 제어하고 변환합니다. 이 솔리드 스테이트 구성 요소 중 칩은 스위칭 및 전력 변환 기능을 처리한다.
GaN은 갈륨 및 III-V 질화물을 기반으로하며 넓은 밴드 갭 프로세스로 전통적인 실리콘 기반 장치보다 빠르며 높은 파괴 전압.
SiC 디바이스 성장의 가장 큰 장애물은 GaN 디바이스 일 수있다. 자동차 AEC-Q101 규격에 부합하는 첫 번째 GaN 트랜지스터는 2017 년 Transphorm에 의해 출시되었으며, GaN-on-Si 에피 텍셜 웨이퍼로 제조 된 GaN 디바이스는 상대적으로 저렴한 비용을 갖는다. 이러한 이유로 인해 GaN 트랜지스터는 2020 년 후반에 가장 비싼 SiC MOSFET보다 우수한 인버터의 첫 번째 선택이 될 수 있습니다.
Transphorm의 혁신적인 Cascode 구조
최근 몇 년 동안 GaN 파워 디바이스에 관한 가장 흥미로운 이야기는 실리콘 게이트 드라이버 IC 또는 모 놀리 식 완전 GaN IC로 GaN 트랜지스터를 캡슐화 한 GaN 시스템 집적 회로 (IC)의 등장이다. 노트북 충전기 및 기타 대용량 애플리케이션은 최적화되어 있으며 더 넓은 범위에서 폭넓게 사용 가능할 수 있습니다. 반대로 상용 GaN 전력 다이오드의 개발은 Si 소자에 비해 상당한 성능을 제공하지 못하기 때문에 실제로 시작되지 않았습니다. SiC 쇼트 키 다이오드는 이러한 목적으로 잘 사용되어 왔으며 좋은 가격 책정 로드맵을 가지고있다.