英飞凌先进工艺将太阳能逆变器效率提升一倍

太阳能的转换效率问题是制约其应用的一个巨大挑战，业界正在为每一个进步而努力。日前英飞凌高管，负责销售、市场、战略和兼并的管理委员会成员Arunjai Mittal对本刊表示，英飞凌采用先进SiC工艺的JFET技术，可以将太阳能逆变器的效率提升至大于99%，大幅提升转换效率。“目前业界采用SiC的普通二极管与IGBT方案的效率是98%，而我们新一代的JFET可提升至大于99%，这相当于减小了50%的能源损耗。”他介绍，这一新产品已在今年7月日本的一个太阳能项目中被采用，这个项目是一个10KW的太阳能逆变器，“与传统的硅MOSFET相比，SiC JFET需要专利的电流控制、驱动以及设计技巧，这些是英飞凌的强项。”他解释，“不要小看这1%的提升，因为太阳能对效率非常敏感，这会节约巨大能源，推动太阳能的应用。”

SiC JFET已在日本的一个10KW的太阳能逆变器项目中采用。

此次采用的新款CoolSiC 1200V SiC JFET系列器件融合了英飞凌在SiC技术领域超过十年的研发经验，具备高质量、可大量生产的特点。“英飞凌一直在SiC工艺方面走在前列。”Mittal称，“相对于竞争对手还在有用3.5英寸的SiC量产，我们马上会进入6英寸的SiC量产，比如JFET就会采用6英寸的SiC工艺。”相较于传统的IGBT，全新的SiC JFET 大幅降低切换耗损，在不需要牺牲系统整体效率的同时，可应用于更高的切换频率，因此能够使用体积更小的无源器件，进一步缩小整体解决方案的体积与重量，并降低系统成本。换句话说，该解决方案能够让相同体积的逆变器达到更高的输出功率。为确保常开JFET技术的安全性及使用方便性，英飞凌开发了一项名为直接驱动技术(Direct Drive Technology)的概念，应用这个概念的JEFT在外部使用了一个低压MOSFET及专用的驱动IC，以确保系统能安全开启，而且能在安全且受控制的情况下进行切换。“CoolSiC JFET采用单片集成式二极管，切换效果与外接式的SiC肖特基二极管相当。这种搭配组合使其在效率、可靠性、安全性及使用方便性上达到颠峰。”他解释。预计其第一批大规模量产会在明年上半年实现，到时中国太阳能逆变器厂商也会享用到此高效率的产品了。

除了在SiC工艺上的领先外，英飞凌在超薄晶圆片工艺上也不断开拓，处于领先地位。作为IGBT的领军者，英飞凌一直进行持续不断地投资与创新，其中包括投资12英寸模拟晶圆厂和超薄晶圆。“我们每年有超过9亿欧元的投入，主要是研发与生产。”Mittal表示。IGBT由于双面都是有源的，因此厚度决定了开关损耗，英飞凌的超薄晶圆技术不断提升，目前已开发出70μm厚度的晶圆(300mm)，将开关损耗降至最低，而根据英飞凌的Roadmap，未来晶圆将进一步缩减至40μm。“相对应的，对手的IGBT还在采用120μm的晶园。”他说。

先进的SiC工艺和超薄晶圆是英飞凌提升功率器件效率的两条途径，至于大家谈论较多的GaN工艺，Mittal表示，英飞凌会保持研发与跟踪，也提供小批量生产，但是基于目前的成本太高，还不适合于大规模量产。英飞凌会持续对以上两个工艺进行投资，推动功率器件的创新。这里有还一个重要信息要公示一下，也就是从今年十月一日开始，现任CEO Peter Bauer将由于身体健康方面的原因退休，新的CEO为在英飞凌服务多年的Reinhard Ploss博士，并会继续将高能效、交通与安全作为英飞凌发展的三大重点领域。