IEEE發布半導體技術路線圖,助力碳化矽和氮化鎵材料發展

2020-12-28 電子發燒友

IEEE發布半導體技術路線圖，助力碳化矽和氮化鎵材料發展

佚名 發表於 2020-04-13 16:01:31

（文章來源：智東西）

近日，為了促進寬帶隙（WBG）半導體技術的發展，IEEE電力電子學會（PELS）發布了寬帶隙功率半導體（ITRW）的國際技術路線圖。

該路線圖確定了寬帶隙技術發展的關鍵趨勢、設計挑戰、潛在應用領域和未來應用預測。

一、什麼是寬帶隙半導體？寬帶隙半導體指的是在室溫下帶隙大於2.0eV的半導體材料，如碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）。這類材料的帶隙（絕緣態和導電態之間的能量差）明顯大於矽。因此，寬帶隙功率設備消耗的能源更少，可以承受更高的電壓，在更高的溫度和頻率下運行，並且能夠從可再生能源中產生更可靠的電力形式。

從應用角度看，寬帶隙半導體能夠廣泛應用於藍、紫光和紫外光電子器件，以及高頻、高溫、高功率等電氣器件中。但由於寬帶隙技術較新，所以製造成本比矽更高。

二、寬帶隙半導體的優勢，在路線圖委員會的專家們看來，碳化矽和氮化鎵材料的應用範圍越來越廣泛，在為行業提供矽無法實現的性能的同時，其價格也更加便宜。據了解，採用碳化矽和氮化矽功率轉換器研發的新一代寬帶隙半導體，其轉換速度比用矽材料研發的同類器件快100至1000倍。

與此同時，寬帶隙比矽還能節省更多能效。「一個典型的矽轉換器，使用者可以獲得約95%的能效，但使用寬帶隙轉換器，這一數值將接近99%。」Braham Ferreira說到。從應用方面看，採用寬帶隙材料製成的小型轉換器，通過其低功耗等特性，未來將廣泛地應用於腦、筆記本電腦、電視和電動汽車等電源供應市場。

三、路線圖重點關注四大領域，「該路線圖從戰略角度審視了寬帶隙的長期前景、未來、趨勢，以及潛在的可能性。」針對路線圖，ITRW指導委員會主席、IEEE研究員Braham Ferreira談到，其目的是加速寬帶隙技術的研發，以更好發揮這項新技術的潛力。

據了解，路線圖委員會由世界各地的材料學專家、工程師、設備專家、政策制定者，以及工業和學術界等領域代表組成。他們重點關注四個領域，分別為基板和設備、模塊和封裝、GaN系統和應用、SiC系統和應用。針對路線圖的制定，Braham Ferreira表示，由於他們不能直接對半導體設備的生產和開發下達行業指令，因此只能通過共識和協議來確定潛在的新應用領域，並為行業的長期研發和投資指明了方向。

路線圖摘要列出了採用WBG技術最有可能受益的市場，包括光伏轉換器、混合動力和純電動汽車傳動系統以及數據中心。從時間角度看，路線圖制定了5年短期、5至15年中期和長期三個階段的商業化框架。其中，短期主要提出了現有產品和設備的指標、中期則依據具體技術的商業花路徑、長期趨勢則突出了其他新領域的研究方向。
      （責任編輯：fqj）

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