德国研究者实现能耗减半：可再生能源、电信和照明系统受益于新型半导体材料

21ic讯 新型半导体材料意味着个人电脑、平板电视、服务器和电信系统所采用的开关模式电源可降低50%能耗，让太阳能逆变器变得更加紧凑，成本效益更高。由英飞凌科技股份公司主导的“NeuLand” 研究项目的合作公司开发出高度集成式组件和电子电路，可将电路中的能耗降低35%，这在持续开展的研究活动的测试期间就已实现。NeuLand项目由德国联邦教研部(BMBF)资助，提供的资金总计约470万欧元。

能耗减半的关键点

能耗减半的关键点是采用半导体材料碳化硅(SiC)与硅基氮化镓(GaN-on-Si)，凭借这些材料的电子属性可设计出紧凑且高效的功率电子电路。目前英飞凌已在其JFET和600V至1700电压等级的二极管中使用了碳化硅材料。这些功率半导体主要用于个人电脑或电视的开关模式电源系统以及电机驱动中。今后此类半导体还可能在太阳能逆变器设计中占据重要地位。相应地，今后太阳能逆变器也将获益匪浅。

在NeuLand项目开始前，碳化硅是非常昂贵的一种晶圆材料。得益于NeuLand研究项目的开展，现在生产碳化硅的厂商增加，相关的可行应用也在增多。该项目的合作公司已展示出功率电子的效率可通过使用碳化硅和氮化镓基组件得以提高至少三分之一。例如，太阳能逆变器因材料成本大幅降低而受益，同时其效率丝毫未受影响，这使其具有更高的性价比。不过，相关结果也显示碳化硅组件的成本在太阳能逆变器大规模应用中将需要进一步降低，对于氮化镓基组件需要对其可靠性、使用寿命和成本做进一步深入研究。

AIXTRON为半导体生产提供设备，晶圆生产商SiCrystal已投入碳化硅的生产。而半导体生产商英飞凌则对功率半导体器件和碳化硅及氮化镓基组件的生产流程展开研究，SMA太阳能科技公司则提供太阳能领域的系统技术专业知识。通过NeuLand项目，各个合作伙伴在涵盖价值创造链的一大领域、面向未来的碳化硅和氮化镓技术上得以进一步提升他们在各自领域的专业水准。

NeuLand是源自德语的缩略词，代表“基于宽带隙复合半导体的高能效和高成本效益型创新功率器件”。该研究项目为期三年，由BMBF资助，是德国联邦政府项目“IKT 2020 ——创新研究”中“能效提升型功率电子”(LES)倡议的组成部分。IKT 2020项目的目标是进一步提升德国在电子技术领域的领导地位。