新兴 Mercados emergentes de semicondutores de carboneto de silício e nitreto de gálio (GaN) deverão atingir quase US $ 1 bilhão até 2020, impulsionados pela demanda por veículos híbridos e elétricos, inversores de energia e fotovoltaicos (PV).
应用 A aplicação de semicondutores de potência SiC e GaN nos principais inversores para veículos híbridos e elétricos resultará em uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de mais de 35% após 2017 e US $ 10 bilhões em 2027.
GaN Até 2020, espera-se que os transistores de GaN sobre silício (Si) tenham o mesmo preço que os transistores de efeito de campo semicondutor de óxido de silício (MOSFETs) e os transistores bipolares isolados de porta (IGBTs), oferecendo as mesmas vantagens. Desempenho - Uma vez atingido esse benchmark, o mercado de energia de GaN deverá atingir US $ 600 milhões em 2024 e subir para mais de US $ 1,7 bilhão em 2027.
Análise IHS Markit
As expectativas de um forte crescimento contínuo na indústria de SiC são altas, com o principal impulsionador do crescimento nas vendas de veículos híbridos e elétricos A penetração do mercado também está crescendo, especialmente na China, diodos Schottky, MOSFETs, transistores de efeito de campo de junção (JFETs) E outros dispositivos discretos SiC apareceram em conversores DC-DC automotivos produzidos em massa, carregadores de baterias de automóveis.
Mais e mais sinais óbvios são de que o inversor principal - usando SiC MOSFETs ao invés de Si IGBTs - começará a aparecer no mercado dentro de 3 a 5 anos, devido ao grande número de dispositivos. No inversor principal, muito mais do que o número no conversor DC-DC e carregador de carro, isso irá aumentar rapidamente a demanda de equipamentos.Talvez em algum momento, o fabricante do inversor finalmente escolhe personalizado SiC completo Módulos de potência, não dispositivos discretos SiC. Integração, controle e otimização de pacotes são as principais vantagens da montagem modular.
Não só o número de dispositivos de SiC por veículo vai aumentar, e para veículos elétricos a bateria (BEV) e plug-in Registro de veículo elétrico híbrido (PHEV) da nova demanda global aumentará 10 vezes entre 2017 e 2027 porque muitos governos ao redor do mundo são direcionados para reduzir a poluição do ar, reduzindo veículos dependência queima de combustíveis fósseis. China, Índia, França, Grã-Bretanha e Noruega já anunciou planos para banir carros equipados com um motor de combustão interna, nas próximas décadas, substituído por mais limpo veículos. em perspectivas gerais para veículos elétricos, portanto, tornar-se muito bom, especialmente para ampla semicondutores bandgap é especialmente verdadeiro.
SiC
Em comparação com a primeira geração e segunda geração de materiais semicondutores Si GaAs material semicondutor, SiC tem melhores propriedades físicas e químicas, estas propriedades incluem elevada condutividade térmica, elevada dureza, resistência química, resistência a alta temperatura, a transparência e similares, da onda de luz. SiC um material excelente em características térmicas e também características anti-radiação torná-lo um do material preferido preparado fotodiodo Além disso, os sensores à base de SiC pode compensar desempenho defeituoso de Si sensor com base a uma temperatura elevada, alta pressão e ambientes agressivos, o qual tem uma forma mais ampla aplicação de espaço. com SiC como representante dos dispositivos de alimentação de largura banda proibida do semicondutor é um dos dispositivos semicondutores de potência mais rápido desenvolvimento são actualmente no domínio da electrónica de potência.
Os dispositivos eletrônicos de potência SiC incluem principalmente diodos e transistores de potência (transistores, transistores de chaveamento) Os dispositivos de potência SiC podem dobrar a potência, temperatura, freqüência, resistência à radiação, eficiência e confiabilidade dos sistemas eletrônicos de potência, trazendo volume, peso e custo. Reduzido significativamente As aplicações do dispositivo de poder do SiC podem ser divididas pela tensão:
⚫ Aplicações de baixa voltagem (600 V a 1,2 kV): aplicações de alto desempenho (como consoles de jogos, TVs de plasma e LCD), aplicações comerciais (como laptops, iluminação de estado sólido, balastros eletrônicos, etc.) e outras áreas (como telecomunicações, defesa, etc.)
⚫ Aplicações de média tensão (1.2kV a 1.7kV): veículos elétricos / veículos elétricos híbridos (EV / HEV), inversores solares fotovoltaicos, fontes de alimentação ininterrupta (UPS) e acionadores de motores industriais (inversores de frequência).
⚫ Aplicações de alta voltagem (2.5kV, 3.3kV, 4.5kV e acima de 6.5kV): energia eólica, tração de locomotivas, transmissão de energia de alta voltagem / UHV e assim por diante.
GaN
Dispositivos de potência GaN e outros tipos de semicondutores de potência são usados em eletrônica de potência.Embora, a eletrônica de potência usa uma variedade de componentes eletrônicos de estado sólido para controlar e converter de forma mais eficiente a energia elétrica de qualquer carregador de smartphone a uma grande usina. Entre esses componentes de estado sólido, o chip lida com funções de conversão e conversão de energia.
O GaN é uma escolha ideal para essas aplicações: o GaN é baseado em gálio e nitretos III-V e é um processo de bandgap amplo, ou seja, é mais rápido do que os dispositivos tradicionais baseados em silício e pode fornecer Tensão de ruptura.
dispositivos de SiC a crescer factor de inibição máxima podem ser dispositivos de GaN. O primeiro a automóvel AEC-Q101 transistor especificação GaN emitido por Transphorm em 2017, e os dispositivos de GaN fabricadas na bolacha de GaN-em-Si, com um custo relativamente baixo , também são mais fáceis de fabricar do que qualquer produto em wafers de SiC. Por estas razões, GaN transistor poderia tornar-se o inversor final 2020s preferido, é melhor do que o mais caro SiC MOSFET.
Transphorm Estrutura Cascode inovador
Nos últimos anos, a história mais interessante sobre os dispositivos de energia GaN é a chegada dos circuitos integrados (ICs) do sistema GaN, que encapsulam os transistores GaN com ICs de driver de porta de silício ou ICs de GaN completos monolíticos. Os carregadores de notebook e outros aplicativos de alto volume são otimizados e provavelmente estarão amplamente disponíveis em uma escala mais ampla.Por outro lado, o desenvolvimento de diodos de potência GaN comerciais nunca realmente começou porque eles não fornecem desempenho significativo em relação aos dispositivos Si. Os benefícios, os desenvolvimentos relacionados provaram ser muito caros e não viáveis.Os diodos Schottky SiC têm sido bem utilizados para este fim e têm um bom roteiro de preços.