IEEE发布宽带隙半导体技术路线图 押注碳化硅和氮化镓材料发展

近日,为了促进宽带隙(WBG)半导体技术的发展,IEEE电力电子学会(PELS)发布了宽带隙功率半导体(ITRW)的国际技术路线图。

该路线图确定了宽带隙技术发展的关键趋势、设计挑战、潜在应用领域和未来应用预测。

一、什么是宽带隙半导体?

宽带隙半导体指的是在室温下带隙大于2.0eV的半导体材料,如碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)。这类材料的带隙(绝缘态和导电态之间的能量差)明显大于硅。

因此,宽带隙功率设备消耗的能源更少,可以承受更高的电压,在更高的温度和频率下运行,并且能够从可再生能源中产生更可靠的电力形式。在电力行业中,使用碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等宽带隙(WBG)半导体制造的器件备受关注。

从应用角度看,宽带隙半导体能够广泛应用于蓝、紫光和紫外光电子器件,以及高频、高温、高功率等电气器件中。

但由于宽带隙技术较新,所以制造成本比硅更高。

二、宽带隙半导体的优势

在路线图委员会的专家们看来,碳化硅和氮化镓材料的应用范围越来越广泛,在为行业提供硅无法实现的性能的同时,其价格也更加便宜。

据了解,采用碳化硅和氮化硅功率转换器研发的新一代宽带隙半导体,其转换速度比用硅材料研发的同类器件快100至1000倍。

与此同时,宽带隙比硅还能节省更多能效。“一个典型的硅转换器,使用者可以获得约95%的能效,但使用宽带隙转换器,这一数值将接近99%。”Braham Ferreira说到。

从应用方面看,采用宽带隙材料制成的小型转换器,通过其低功耗等特性,未来将广泛地应用于脑、笔记本电脑、电视和电动汽车等电源供应市场。

三、宽带隙半导体技术路线图重点关注四大领域

“该路线图从战略角度审视了宽带隙的长期前景、未来、趋势,以及潜在的可能性。”针对路线图,ITRW指导委员会主席、IEEE研究员Braham Ferreira谈到,其目的是加速宽带隙技术的研发,以更好发挥这项新技术的潜力。

据了解,路线图委员会由世界各地的材料学专家、工程师、设备专家、政策制定者,以及工业和学术界等领域代表组成。他们重点关注四个领域,分别为基板和设备、模块和封装、GaN系统和应用、SiC系统和应用。

针对路线图的制定,Braham Ferreira表示,由于他们不能直接对半导体设备的生产和开发下达行业指令,因此只能通过共识和协议来确定潜在的新应用领域,并为行业的长期研发和投资指明了方向。

获取更多前沿科技信息访问:https://byteclicks.com

路线图摘要列出了采用WBG技术最有可能受益的市场,包括光伏转换器、混合动力和纯电动汽车传动系统以及数据中心。

从时间角度看,路线图制定了5年短期、5至15年中期和长期三个阶段的商业化框架。

其中,短期主要提出了现有产品和设备的指标、中期则依据具体技术的商业花路径、长期趋势则突出了其他新领域的研究方向。(来源:中国宽禁带功率半导体及应用产业联盟)

上一篇:

下一篇:


标签