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[导读]SiC 和 GaN 都可以为创建下一代智能电网做出贡献,以解决能源问题,尤其是在电动汽车方面。那么等待我们的未来是什么?但特别是,从长远来看,您认为基于 SiC 的功率器件应该如何发展才能满足下一个更严格的行业要求?

SiC 和 GaN 都可以为创建下一代智能电网做出贡献,以解决能源问题,尤其是在电动汽车方面。那么等待我们的未来是什么?但特别是,从长远来看,您认为基于 SiC 的功率器件应该如何发展才能满足下一个更严格的行业要求?

我认为我们必须诚实,对吗?这十年,对于这种大功率应用来说,仍然是 IGBT 和硅的十年。另一方面,从 2025 年开始,SiC 将开始主导业务。现在还谈到宽带隙,包括 GaN,我们清楚地看到,在能源以及高达 60˚C 的 GaN 前端,我们将有一个增长非常好,即使今天远远落后于 SiC。在高电压下,很明显电池的应用是 800 V。SiC 将成为王者,现在即使在低功率下它也正在普及,因为 IGBT 并没有真正付出巨大的代价,同样需要 IGBT 的面积比功率比SiC还要高三。有时会有一个神奇的数字,采购确实介意 SiC 比 IGBT 贵三倍。所以 IGBT 没有买单。所以在故事的结尾,SiC 正在侵入 150 kW 以下,即使是在非常低的功率下,它肯定会达到 350 kW,我们在不同的模型中看到了这一点。所以我们面前摆着我认为十年中非常激动人心的第二部分。未来几年仍将与产能作斗争。每个人都在大量投资。onsemi 再次基本上在捷克共和国建设 Roznov 的双重能力。今年,我们将 Hudson 的大部分 SiC 晶锭设施扩大了五倍。当然,[Epi] 在那里投资总是很重要的,因为交货时间非常重要。所以我们在市场上未来两三年的产能是有限的,但是我认为从2025年开始,SiC将会无处不在。而且我认为在我们面前,我们在这项令人兴奋的技术的发展方面经历了非常美好的十年。

与硅一样,沟槽绝对是增加密度的明显方式,当然也能带来更好的价格。那么我们在市场上看到了什么?Onsemi 已经宣布 M4 将是 trench,我认为其他担任策划人的竞争对手可能也在做同样的事情。所以市场正在转向沟槽,因为今天我们仍然可以在 90% 使用沟槽中拥有活跃区域。这是一场大革命。因此,为了走上这条漫长的道路,我想强调市场有一个组成部分。所以市场容量可用性。第二个元素,绝对是 8 英寸到位。第三个要素是从平面到沟槽的技术转变,但不会过度降低有源面积的比例,因为我们现在有办法保护栅极并使技术更加稳健。这当然是专有技术。我无法解释太多我们是如何做到的。

在可靠性方面,栅氧化层可靠性、阈值电压不稳定性等在过去几年中得到了研究。也许栅极氧化物将是最重要的。所以告诉我你的想法。因为栅氧化层质量决定了 SiC 器件的寿命、工作寿命。那么您的考虑是什么?

所以大门肯定是这里的关键部分吧?我的意思是,至少进入 DPH 意味着至少进入 RDS 关闭,对吗?正如您一开始所说,降低比电阻是我们的目标之一。所以今天,该技术在 175˚C 的高温下,可以说是每平方厘米 500 万个。我们正在走下坡路。但同样,V TH需要超级稳定。这又是我之前介绍的关于如何保护您的栅极免受高压、如何保护高场的概念的一部分,并且有一些技术可以帮助我们。实际上,onsemi 非常自豪能够拥有一个超级稳定的 BTH。现在 AQG324 现在进行了一些测试,例如动态栅极偏置,这些测试对放置 SiC 芯片的模块施加压力,这些模块可能是为了响应这些特性而放置的。我们不得不说 JEDEC 做得很好,这当然要感谢行业和半导体行业的贡献。我们正在快速行动。我想五年前,我们认为 SiC 在稳健性方面还不成熟。今天我们的想法恰恰相反,因为事实上,我们在这个领域有很多时间。老实说,信心水平增加了很多。我们失败的很少,坦率地说,它可以比较。你在 IGBP 领域的失败比我今天在碳化物中看到的还要多。

GaN 和 SiC 肯定会承诺更高的工作温度和更高的效率。这是众所周知的。但是,在将这些设备设计到系统中时,设计人员需要考虑热管理问题。您如何看待随着功率密度增加而影响工艺和封装技术未来发展的热管理需求?您对这些封装技术的策略是什么?

为了降低价格,提高性能,我们也在减小芯片的间距。模具越来越密集,意味着很多作品都被限制在一个非常有限的空间里。所以我们知道 SiC 当然可以抵抗更高的温度,而且它是一个很好的热阻。但是我们需要从一个很小的空间里散去。所以包需要进来帮忙。从这个意义上说,有不同的技术。但是让我说,今天的模具烧结是强制性的,让我说一下市场上必须拥有的技术水平。这是顶部和底部。我们有所谓的 STM。这是一个评估,焊接顶部,焊接/烧结顶部金属和底部金属。所以我们可以在两个方向上烧结模具,我认为这是必不可少的。这也使您能够在模块内部实现各向同性耗散。该模型还需要材料,绝对可以在高达 200 度的结点上运行,因为 SiC 可以轻松地将其范围扩展到硅之上,传统上限制在 175。但是传输模式的环氧树脂需要来沿着。这些夹子也非常具有战略意义,可以提取热量。正如我所说,它们可以被烧结。他们可以焊接。机械对于传播热量也非常重要,因为电流,通常这些是您拥有多个芯片和电源的应用。电流需要以非常均匀的方式流动。所以你需要非常确定你的电源模块内部有良好的电流共享。发生这种情况不仅是由于模具的特性,也是由于封装的特性。

芯片需要变得更智能,因为它需要包含一些功能,当然还有温度监控和电流监控。这就是您可以在模型中拥有更多智能的地方。您不仅可以监控我们所说的非常传统的电压、温度,还可以监控电流,以尝试了解是否存在危险的温差。温度需要均匀,电流当然是一个很好的代表。如果你控制电流和电压,你真的可以在那个时候测量功率。我们在 Bare die 的路线图和实施中有这个,现在它与电源模块路线图相结合。这就是您可以在模型中拥有更多智能的地方。您不仅可以监控我们所说的非常传统的电压、温度,还可以监控电流,以尝试了解是否存在危险的温差。温度需要均匀,电流当然是一个很好的代表。如果你控制电流和电压,你真的可以在那个时候测量功率。我们在 Bare die 的路线图和实施中有这个,现在它与电源模块路线图相结合。这就是您可以在模型中拥有更多智能的地方。您不仅可以监控我们所说的非常传统的电压、温度,还可以监控电流,以尝试了解是否存在危险的温差。温度需要均匀,电流当然是一个很好的代表。如果你控制电流和电压,你真的可以在那个时候测量功率。


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