SiC and GaN vs. IGBTs争夺霸权，迫在眉睫的拔河比赛

汽车、工业需要更小尺寸、更轻重量和更高效操作的应用，越来越倾向于采用SiC和GaN解决方案。

经过多年的实验室研发，用于集成电路的碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等复合半导体材料在处理电力方面发挥了更大的作用。这些宽带隙（WBG）器件已经准备好在需要在高电压和高温下工作的同时显示出高效率的应用中开拓出一个利基。他们准备接手基于绝缘栅双极晶体管（IGBT）技术的设计。

要克服的一个大因素是相对较高的价格，制造商正试图通过使用更大的晶圆来解决这个问题。另一个问题是阈值电压水平的不稳定性，这是由纯SiC和生长的SiO2之间混乱的过渡区引起的，后者抑制了载流子的迁移率。然而，这里也取得了进展。

然而，IGBT技术并没有退缩，各公司都在寻求改进。IGBTS具有低导通损耗和良好控制开关时间的特点，可以阻断高压。但它们的转换速度受到限制，同时提供低的状态传导损耗。这导致了对昂贵和大规模的热管理方法的需求和对电力转换系统效率的限制。

尽管如此，IGBT开发人员仍在努力克服这些性能挑战。追求IGBT技术的主要公司包括富士通、英飞凌、Microsemi和Semikron。

电动汽车调零
SiC和GaN两个最赚钱和最接近的应用是电动汽车和混合动力电动汽车（EV和HEV）。一些特定的工业应用也在其中。SiC和GaN越来越受欢迎有多种原因：它们在更高的电压和温度下工作，更坚固，寿命更长，切换速度比传统半导体器件快得多。
SiC和GaN设备开发和产品的领导者之一是Wolfspeed，一家Cree公司。该公司的WAS30012BM2 1.2-kv，300-a SiC模块使用现有的Wolfspeed门驱动器驱动62 mm模块。它具有4.2兆欧的导通电阻和比现有最新一代IGBT模块快五倍以上的开关。在85℃的85%相对湿度环境中施加应力，同时偏压在其额定电压（960V）的80%。
到今年年底，STMicroelectronics预计将按照AEC-Q101标准生产出新一代1.2-kv MOSFET。它已经拥有在4英寸上生长的合格650伏SiC二极管。晶片。与Wolfspeed一样，它也致力于在更大的晶圆上增加SiC设备，以降低制造成本，提高质量，并提供汽车制造商所需的大量产品。

1.Semikron的混合SiC电源模块通过使用Miniskiip减少了50%的功耗，Miniskiip是一种利用弹簧触点提高成本效益的无焊料印刷电路板组装方法。
基于德国的Semikron使用Miniskiip生产混合SiC电源模块，功耗降低50%（图1）。无焊料印刷电路板组装方法利用弹簧触点，使得组装时间非常短，易于PC板设计，提高了连接可靠性。
根据该公司的说法，这种方法可以立即产生系统成本效益。它声称它的模块可以覆盖1到10千瓦的范围作为电机驱动器。据说Miniskiip封装可以优化SiC芯片和散热器之间的热阻。这使得功率密度比现有解决方案增加了30%以上。

2.第2条。Rohm的1.2-kv/600-a SiC电源模块将一个冲头装入一个尺寸为62×152×27 mm的G型外壳中。
在另一方面，Rohm通过开发一种优化的热辐射方法采取了不同的途径。它支持创建1.2-kv/400-a（BSM400D12P3G002）和1.2-kv/600-a（BSM600D12P3G001）SiC电源模块（图2）。
氮化镓入侵
Efficient Power Conversion Corp.（EPC）是硅功率场效应晶体管上增强型氮化镓的领导者，它升级了氮化镓性能，同时使用EPC2045（7MΩ，100V）和EPC2047（10MΩ，200V）Egan场效应晶体管降低了其现货成本。应用包括单级48伏到负载开放式机架服务器架构、点负载转换器、USB类型C、激光雷达、无线充电、多级交流直流电源、机器人和太阳能微型逆变器。
与上一代EPC2001C相比，EPC2045将模具尺寸切成两半。EPC2047也将模具尺寸切成两半，使其比同等规格的硅MOSFET小约15倍。
氮化镓也是一种很有前途的用于汽车和工业应用的电力技术。法国的初创企业Exagan正与X-Fab合作，为200毫米晶圆片上的氮化镓集成电路开发大规模制造工艺。该公司最近宣布，它解决了与检测、材料压力和工艺集成有关的问题，并准备帮助氮化镓芯片制造商批量生产各种应用的氮化镓器件。
三。此图比较了GaN系统的GS66508T E-HEMT和Cree（Wolfspeed）的C3M0065090J SiC MOSFET之间的开关损耗。氮化镓产品的其他顶级供应商包括氮化镓系统、NXP半导体和Wolfspeed。GaN系统的增强型高电子迁移率晶体管（e-hemt）技术在100 kHz和200 kHz的频率下比竞争对手的SiC MOSFET的开关损耗更低（图3）。

以上信息是CREE,ROHM,SEMIKRON SiC功率器件中国区推广代理-力通集团提供。
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