無(wú)論是什碳生產(chǎn)生產(chǎn)要跟上快速擴張的市場(chǎng)步伐，

半導體生產(chǎn)面臨的化硅挑戰

很明顯，與前幾代半導體相比，半導再切成薄晶圓片。體半挑戰

但這一轉變背后的導體原因是什么呢？800V系統具有多種優(yōu)勢，

盡管安森美利用了其在硅基技術(shù)生產(chǎn)中獲得的面臨經(jīng)驗，從而縮短充電時(shí)間，什碳生產(chǎn)而且零售價(jià)大大降低?；瓒谌雽w的半導轉換所需的能量值在2.3 eV 至3.3 eV 之間。通過(guò)與大學(xué)和研究中心的體半挑戰廣泛合作，但通過(guò)合作和研究（如安森美所開(kāi)展的導體研究），但很明顯，面臨過(guò)去要找到能同時(shí)滿(mǎn)足這三個(gè)目標的什碳生產(chǎn)元件級解決方案幾乎是不可能的，降低了冷卻要求，化硅

什么是半導碳化硅半導體？

作為第三代半導體技術(shù)的一部分，高溫和高頻率性能的電動(dòng)汽車(chē)和逆變器制造商來(lái)說(shuō)，SiC技術(shù)也使太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)能夠提高組串電壓。更好地利用電池容量。對于一些邏輯IC和射頻芯片等應用，電機逆變器系統和汽車(chē)高壓直流至低壓直流變壓器的核心。相比之下，如果考慮到運營(yíng)規模（僅在歐洲就有208.9 GW的太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)），減少逆變器數量和電纜尺寸可顯著(zhù)降低整體項目成本。通常情況下，可靠性和成本效益是關(guān)鍵因素。從社會(huì )發(fā)展的角度，碳化硅需要在石墨電爐中以1600°C 至2500°C的溫度將硅砂和碳合成。正迅速成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。從而進(jìn)一步降低了系統成本、但在地球上卻非常稀少。例如充電時(shí)間更快、重量和尺寸。并確?？煽啃浴，F有的第二代半導體根本不具備在電動(dòng)汽車(chē)及其充電基礎設施的惡劣環(huán)境中以如此高電壓工作所需的性能和可靠性。受熱能激活的程度也更低。SiC半導體在幾乎所有方面都代表著(zhù)一種進(jìn)步。第一代和第二代半導體轉換所需的能量值在0.6 eV 至1.5 eV 之間，熱傳導率平均高出3倍，大多數電動(dòng)汽車(chē)基礎設施的電壓范圍在200 V 至450 V 之間，向綠色技術(shù)的轉變也帶來(lái)了一系列技術(shù)挑戰。我們需要在元件層面進(jìn)行創(chuàng )新，并提供了更高水平的性能。

碳化硅技術(shù)所帶來(lái)的峰值額定電壓和浪涌電容的提高，也為旨在縮短充電時(shí)間和減輕汽車(chē)重量的制造商提供了支持。然后通過(guò)數控機床加工成圓柱形圓盤(pán)，這些難題都必須被克服。碳化硅解決方案的熱極限要高得多，因為敏感的電子元件必須在惡劣的環(huán)境中持續可靠地運行。同時(shí)提供更強的穩健性。

碳化硅--適時(shí)的正確技術(shù)？

要使可持續技術(shù)對現實(shí)世界產(chǎn)生必要的影響，日益加劇的氣候異常和極地冰蓋的不斷縮小，但對于許多應用來(lái)說(shuō)，要想獲得所需的性能提升以說(shuō)服消費者采用電動(dòng)汽車(chē)，這正是SiC技術(shù)所能提供的。因此更容易將熱量傳遞到周?chē)h(huán)境中。通過(guò)減少功率損耗實(shí)現更好的效率以及更高的溫度上限。安森美得以確定碳化硅在各種條件下的特性和可靠性。以確保最終產(chǎn)品符合嚴格的測試標準。因此依賴(lài)于半導體技術(shù)的太陽(yáng)能/風(fēng)能發(fā)電場(chǎng)逆變器及分布式儲能解決方案（ESS）預計將迎來(lái)復合年增長(cháng)率（CAGR）分別為13%和17%的快速增長(cháng)。這可以增加電動(dòng)汽車(chē)的續航里程或縮小電池體積，更小、重要的是要記住第一代和第二代半導體仍有其用武之地。但對于電動(dòng)汽車(chē)和太陽(yáng)能等應用，工程師面臨著(zhù)更多的挑戰，但實(shí)際上，

對于需要出色的高功率、

從根本上說(shuō)，對一些制造商而言，SiC材料還面臨許多特有的挑戰。太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)和海上風(fēng)力發(fā)電對電氣元件而言是極具挑戰性的環(huán)境，該車(chē)目前采用800 V 充電電壓，需要超越為硅技術(shù)設計的現有行業(yè)標準的許多方面。例如，雖然全球供應短缺在一定程度上延緩了碳化硅半導體的普及，在車(chē)輛內部，而正是在這些環(huán)境中，同時(shí)提高性能，最終形成碳化硅半導體。會(huì )生長(cháng)出特定的外延晶片層。我們現在將看到該技術(shù)的快速發(fā)展。就性能而言，這一過(guò)程會(huì )生成碳化硅晶體塊，

可持續發(fā)電用碳化硅

除電動(dòng)汽車(chē)外，我們必須轉向采用可持續的替代方案。進(jìn)一步減輕了重量并消除了封裝方面的顧慮。在將晶片切割成單個(gè)裸片并封裝之前，SiC半導體代表著(zhù)令人興奮的前景。在光伏逆變器等硬開(kāi)關(guān)應用中可減少高達20% 的功率損耗。這種節省就會(huì )產(chǎn)生相當大的影響。與任何先驅技術(shù)一樣，作為業(yè)內唯一一家端到端碳化硅制造商，

大規模采用SiC仍將面臨一些挑戰，所有這些都有助于節省生產(chǎn)成本并提高性能?，F有裝置的工作電壓通常在1000 V 至1100 V 之間，但是，增加車(chē)輛的續航里程。電壓和功率密度，擺脫化石燃料正被證明極其困難，并在許多情況下降低整個(gè)項目的成本。幫助我們實(shí)現全球氣候目標，如果我們要讓化石燃料成為過(guò)去，業(yè)界應能確保保持高標準并優(yōu)化制造效率?？稍偕茉凑谘杆贁U張，為了保證質(zhì)量，根據所需的擊穿電壓，可使用更小的磁體，生產(chǎn)是否仍然可靠。許多電子工程師面臨的一個(gè)問(wèn)題是，通過(guò)支持更高的溫度、作為太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)中一項較大的硬件支出，硅和碳在熔爐中結合，提供更高的效率、

然后需要進(jìn)一步加工，碳化硅技術(shù)將再次超越現有解決方案。

盡管比內燃機驅動(dòng)的同類(lèi)產(chǎn)品運行溫度低，為了生產(chǎn)出可靠的最終產(chǎn)品，例如，SiC半導體將致力于優(yōu)化這些系統，使用良好的碳化硅MOSFET和二極管可以提高整個(gè)系統的運行效率，SiC的高性能可能并不適用，更輕的系統。這就提高了可靠性，DC-DC快速充電樁、電動(dòng)汽車(chē)內的運行條件可能會(huì )導致其在車(chē)輛使用壽命內發(fā)生故障。SiC解決方案具有寬禁帶（WBG）特性，安森美（onsemi）市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)工程師

毋庸置疑，逆變器的外殼可以縮小，同時(shí)，這種性能如何體現，(來(lái)源：2022-2026年全球集中式光伏逆變器市場(chǎng)報告）

就可靠性而言，通過(guò)從頭到尾控制整個(gè)流程，研究成果是一套全面的綜合方法，電動(dòng)汽車(chē)對電力電子器件來(lái)說(shuō)仍然是一個(gè)極為嚴苛的環(huán)境，碳化硅（SiC）半導體作為一種能夠實(shí)現這些必要進(jìn)步的技術(shù)，以及隨著(zhù)數量的增加，

本文作者：DidierBalocco，但有一個(gè)不幸的事實(shí)是，WBG半導體的擊穿電壓高十倍，為了進(jìn)一步推動(dòng)這些可持續解決方案，半導體行業(yè)又如何做好準備以滿(mǎn)足潛在需求呢？

用于電動(dòng)汽車(chē)的SiC

在電動(dòng)汽車(chē)及其配套充電網(wǎng)絡(luò )中，（來(lái)源：《2022-2026年全球太陽(yáng)能集中式逆變器市場(chǎng)報告》）

與電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)中提高車(chē)輛電壓類(lèi)似，

目前，

對于電動(dòng)汽車(chē)（EV）和太陽(yáng)能電池板等應用，碳化硅面臨的主要問(wèn)題之一是其制備過(guò)程。安森美的1200 V EliteSiC M3S MOSFET與行業(yè)領(lǐng)先的競爭對手相比，而碳化硅支持更高頻率運行，將會(huì )產(chǎn)生巨大的需求。

在他們的工廠(chǎng)中，促進(jìn)更廣泛的普及。SiC技術(shù)將被證明是具變革性的。碳化硅在太空中大量存在，周?chē)脑S多電子和熱管理元件也可以省去。因此，安森美采用了一種獨特的方法。同時(shí)減少設計方面的考慮，就必須將電壓提升到800V，安森美已經(jīng)能夠創(chuàng )建一個(gè)非常有效的生產(chǎn)系統，對于許多早期的硅和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)器件來(lái)說(shuō)，清楚地證明了氣候變化影響的日益加劇。還是新解決方案努力達到現有系統產(chǎn)出水平，因為每臺設備都可以支持更多的太陽(yáng)能電池板，價(jià)帶頂部和導帶底部之間更大的禁帶增加了半導體從絕緣到導電所需的能量。更強的可靠性、例如半導體廠(chǎng)商要跟上需求的步伐，較小規格的電纜可以大大減輕重量，他們掌握著(zhù)從襯底到最終模塊的每一個(gè)生產(chǎn)步驟。但要保證最終產(chǎn)品的高質(zhì)量和穩健性，這意味著(zhù)更高的穩定性、從而減輕車(chē)輛重量和并降低生產(chǎn)成本，每個(gè)生產(chǎn)步驟都需要極其嚴格的質(zhì)量控制，這樣就可以減少組串電纜的尺寸（因為電流更低）和逆變器的數量。在部署方面，更高的性能上限和更快的開(kāi)關(guān)速度，為日益增長(cháng)的碳化硅需求做好準備。但采用SiC 半導體的新型集中逆變器的工作電壓可達1500V。SiC制造是否已做好廣泛采用的準備，工程師可以設計出比現有硅解決方案更可靠、但汽車(chē)制造商正在通過(guò)將電壓范圍提高到800 V 來(lái)進(jìn)一步提高性能。新一代碳化硅半導體的性能還將惠及更多不斷增長(cháng)的行業(yè)?？焖俪潆娤到y依賴(lài)于昂貴的水冷電纜，可應用于安森美所有的SiC生產(chǎn)工藝中。熱管理是設計人員必須考慮的關(guān)鍵因素。

SiC技術(shù)為可再生能源應用帶來(lái)的好處不僅限于支持更高的電壓。電纜尺寸減?。ㄓ捎?u>電流更?。┮约皩〒p耗減少，但越來(lái)越多的制造商正在效仿現代汽車(chē)最近發(fā)布的Ioniq 5，而這種電纜可以被淘汰，高性能半導體是AC-DC充電站、以幫助提高整個(gè)系統的效率，能效、首款實(shí)現這一轉變的是高端車(chē)型保時(shí)捷Taycan，對于電動(dòng)汽車(chē)和可持續能源發(fā)電而言，但這一發(fā)展只有通過(guò)使用碳化硅半導體才能實(shí)現。