宽带隙器件是功率半导体市场中一个小而快速增长的部分

日期:2020-03-03

作者:Kevin Parmenter,FAE主管,Taiwan Semiconductor NA



我们许多在这个行业工作了一段时间的人还记得,在几乎所有变速电机驱动装置都已经被数字控制的情况下,我们曾讨论过是否会采用电力电子的数字控制。现在,数字控制的电力电子技术在很大程度上已经成为主流,我们也在讨论宽带隙(WBG)碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)的应用。
毫无疑问,WBG器件的应用正在增长,但它在整个功率半导体市场中所占的比例仍然很小。我最近看到一家WBG半导体供应商,他说他们已经卖出了几百万个器件。这是一个好消息,除非你考虑到2019年售出了超过800亿个硅MOSFET,所以我们可以说WBG市场有增长的空间。
 
WBG的兴起
在宽带隙的世界里,碳化硅最初是作为一种半导体材料应用于照明领域,后来发展成为射频功率放大器。因此,在电力电子行业,我们是技术的受益者,这些技术在进入我们之前实际上已经在其他市场领域主流化。GaN也是如此。GaN的驱动因素是照明和射频功率放大器,包括微波在军事和航空市场的应用。换言之,研发、ARPA、DARPA和其他市场的资金为我们在成本有限的电力电子市场上使用GaN技术铺平了道路。
如今,运输的电气化和对高温、高可靠性半导体(以及更接近完美的开关)的需求,推动了碳化硅二极管和碳化硅MOSFET在汽车应用中的应用日益广泛。其中包括电机驱动、电池管理和电池充电应用,例如车辆外部的电池充电站。
随着车内电子产品含量的增加,需要碳化硅或最适合碳化硅的应用空间也越来越大。它不再是一个寻找问题的解决方案——它解决的问题是近在咫尺的。虽然碳化硅一直在悄然增长,但GaN开关业务也一直进展顺利,和碳化硅技术一样。
 
未来增长
虽然宽禁带SiC半导体正在我们的行业中找到了出路,我相信汽车市场,特别是激光雷达和其他快速开关应用,正在为在其他市场领域的应用奠定基础。例如,能够通过汽车AEC-Q标准并满足其他严格的质量和价格压力(使其能够工作)的宽禁带部件(GaN和SiC),以及最后在汽车应用中,显然将对工业市场的应用有价值。
今天,有趣的是,高性能的专业级音频应用,如D类音频放大器,正在发现GaN技术是高功率高保真应用中的杰出表现。因此,我们可以说,SiC和GaN的应用范围继续扩大。在器件继续迅速成为电力电子产品主流的同时,我们的行业也有着巨大的增长潜力。www.powersystemsdesign.com  

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