तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक का तकनीकी मूल्य, औद्योगिक विकास और तकनीकी प्रवृत्ति

कुछ दिनों पहले, इंफिनियन इंडस्ट्रियल पावर कंट्रोल डिवीजन, ग्रेटर चीन के मार्केटिंग डायरेक्टर श्री चेन ज़ियिंग और ग्रेटर चीन के एप्लीकेशन मार्केटिंग डायरेक्टर इंफिनॉन टेक्नोलॉजी पावर एंड सेंसिंग डिवीजन के श्री चेंग वेंटाओ ने तीसरी पीढ़ी के सेमीकंडक्टर के मूल्य पर चर्चा की। एक मीडिया साक्षात्कार में प्रौद्योगिकी और औद्योगिक विकास। प्रौद्योगिकी और प्रौद्योगिकी प्रवृत्तियों की गहन व्याख्या।

मूर के बाद के युग में, एक ओर, मानव समाज इंटरनेट ऑफ एवरीथिंग, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस, बिग डेटा, स्मार्ट सिटी और इंटेलिजेंट ट्रांसपोर्टेशन और विकास की गति जैसी तकनीकों के साथ जीवन की गुणवत्ता में सुधार कर रहा है। तेज कर रहा है। दूसरी ओर, कम कार्बन वाले जीवन के माध्यम से वैश्विक जलवायु परिस्थितियों में सुधार सभी की आम सहमति बन गया है।

वर्तमान में, वैश्विक ऊर्जा मांग का लगभग एक तिहाई बिजली की मांग है। बढ़ती ऊर्जा मांग, जीवाश्म ईंधन संसाधनों की क्रमिक थकावट और जलवायु परिवर्तन के लिए हमें अधिक कुशल और अधिक कुशल ऊर्जा उत्पादन, संचरण और वितरण की आवश्यकता है। , भंडारण और उपयोग।

संपूर्ण ऊर्जा रूपांतरण श्रृंखला में, तीसरी पीढ़ी के अर्धचालक प्रौद्योगिकी की ऊर्जा-बचत क्षमता दीर्घकालिक वैश्विक ऊर्जा-बचत लक्ष्यों को प्राप्त करने में एक बड़ा योगदान दे सकती है। इसके अलावा, व्यापक बैंडगैप उत्पाद और समाधान दक्षता में सुधार, घनत्व में वृद्धि, आकार कम करने, वजन कम करने और कुल लागत को कम करने के लिए अनुकूल हैं। इसलिए, उनका व्यापक रूप से परिवहन, डेटा केंद्रों, स्मार्ट भवनों, घरेलू उपकरणों, व्यक्तिगत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों आदि में उपयोग किया जाएगा। अनुप्रयोग परिदृश्यों में ऊर्जा दक्षता में सुधार में योगदान करें।

उदाहरण के लिए, विद्युत इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों के अनुप्रयोग में, 1200V से ऊपर के वोल्टेज को झेलने वाले उच्च गति वाले बिजली उपकरणों के प्रदर्शित होने की उम्मीद की गई है। ऐसे उपकरण आज' के गैर-SiC MOSFETs हैं। सिलिकॉन MOSFET मुख्य रूप से 650V से नीचे के निम्न और मध्यम बिजली क्षेत्र में उपयोग किया जाता है।

उच्च गति के अलावा, सिलिकॉन कार्बाइड में उच्च तापीय चालकता, उच्च टूटने वाले क्षेत्र की ताकत, उच्च संतृप्त इलेक्ट्रॉन बहाव दर आदि की विशेषताएं भी होती हैं, और विशेष रूप से उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होती हैं जिन्हें उच्च तापमान, उच्च शक्ति, उच्च दबाव, उच्च आवृत्ति की आवश्यकता होती है। , और विकिरण प्रतिरोध जैसी कठोर परिस्थितियाँ। .

पावर घनत्व डिवाइस प्रौद्योगिकी मूल्य का एक अन्य महत्वपूर्ण पहलू है। SiC MOSFET का चिप क्षेत्र IGBT की तुलना में बहुत छोटा है। उदाहरण के लिए, 100A/1200V SiC MOSFET का आकार IGBT और फ्रीव्हीलिंग डायोड के योग का लगभग पांचवां हिस्सा है। इसलिए, उच्च शक्ति घनत्व और उच्च गति मोटर ड्राइव अनुप्रयोगों में, 650V SiC MOSFETs सहित, SiC MOSFETs का मूल्य अच्छी तरह से परिलक्षित हो सकता है।

उच्च वोल्टेज प्रतिरोध के संदर्भ में, 1200V से ऊपर के उच्च-वोल्टेज SiC हाई-स्पीड डिवाइस सिस्टम की स्विचिंग आवृत्ति को बढ़ाकर सिस्टम के प्रदर्शन और सिस्टम पावर घनत्व में सुधार कर सकते हैं। यहाँ दो उदाहरण हैं:

· इलेक्ट्रिक वाहनों के डीसी चार्जिंग पाइल की बिजली इकाई के लिए, यदि सी एमओएसएफईटी का उपयोग किया जाता है, तो दो-चरण एलएलसी को श्रृंखला में जोड़ने की आवश्यकता होती है, और सर्किट जटिल होता है। यदि SiC MOSFET का उपयोग किया जाता है, तो एकल-चरण LLC का एहसास किया जा सकता है, जो चार्जिंग पाइल की बिजली इकाई की एकल-इकाई शक्ति को बहुत बढ़ा देता है।

· तीन-चरण प्रणाली में फ्लाईबैक बिजली आपूर्ति के लिए, 1700V SiC MOSFET भी एक आदर्श समाधान है। 1500V सिलिकॉन MOSFET की तुलना में, नुकसान को 50% तक कम किया जा सकता है और दक्षता को 2.5% तक बढ़ाया जा सकता है।

विश्वसनीयता और गुणवत्ता आश्वासन के संदर्भ में, SiC उपकरणों के दो प्रकार होते हैं: प्लानर गेट और ट्रेंच गेट। Infineon के ट्रेंच गेट SiC MOSFET, प्लानर गेट के गेट ऑक्साइड विश्वसनीयता की समस्या से अच्छी तरह बच सकते हैं, और बिजली घनत्व भी अधिक है।

सीआईसी एमओएसएफईटी के इन उत्कृष्ट गुणों के कारण यह फोटोवोल्टिक इनवर्टर, यूपीएस, ईएसएस, इलेक्ट्रिक वाहन चार्जिंग, ईंधन सेल, मोटर ड्राइव और इलेक्ट्रिक वाहनों में संबंधित अनुप्रयोग हैं।

हालांकि, क्या सिलिकॉन कार्बाइड सभी अनुप्रयोगों के लिए अंतिम समाधान बन जाएगा?

जैसा कि हम सभी जानते हैं, सिलिकॉन-आधारित पावर सेमीकंडक्टर्स के प्रतिनिधि आईजीबीटी प्रौद्योगिकी को प्रदर्शन में और सुधार करने में कुछ कठिनाइयों का सामना करना पड़ा है। स्विचिंग लॉस और कंडक्शन सैचुरेशन वोल्टेज ड्रॉप में कमी परस्पर प्रतिबंधित है, और नुकसान को कम करने और दक्षता में सुधार के लिए जगह छोटी और छोटी होती जा रही है, इसलिए उद्योग को उम्मीद है कि SiC एक विघटनकारी तकनीक बन सकती है। हालाँकि, यह दृष्टिकोण बहुत व्यापक नहीं है। सबसे पहले, Infineon द्वारा प्रस्तुत सिलिकॉन-आधारित IGBTs की तकनीक भी प्रगति कर रही है। माइक्रो-ट्रेंच तकनीक का उपयोग कर ट्रेंचस्टॉप™5 और आईजीबीटी7 नए मील के पत्थर हैं। पैकेजिंग प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, आईजीबीटी उपकरणों का प्रदर्शन और शक्ति घनत्व बढ़ रहा है। उच्चतर। साथ ही, विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए विकसित उत्पादों को सिस्टम में सिलिकॉन उपकरणों के प्रदर्शन में सुधार के लिए विशेष रूप से अनुकूलित किया जा सकता है, जिससे सिस्टम प्रदर्शन और लागत प्रभावीता में सुधार होता है। इसलिए, तीसरी पीढ़ी के अर्धचालकों की विकास प्रक्रिया सिलिकॉन उपकरणों के साथ होनी चाहिए। एक ही समय में प्रौद्योगिकी के विकास के रूप में, विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक मूल्य कारकों पर भी विचार किया जाता है। उम्मीद है कि जल्द ही सभी अनुप्रयोगों में तीसरी पीढ़ी के उपकरणों का उपयोग किया जाएगा। दृश्य में सिलिकॉन उपकरणों को बदलना अवास्तविक है।