功率器件市场为什么这么火爆?
电动汽车(EV)和可再生能源的日益普及使功率半导体器件成为人们关注的焦点。这些功率器件对于确定各种系统(从小型家用电子产品到外太空使用的设备)的效率始终至关重要。但随着减少碳排放的呼声越来越高,这些芯片的市场继续蓬勃发展——根据MordorIntelligence的数据,功率IC市场将从2024年的418.1亿美元增长到2028年的492.3亿美元。
移动应用的爆炸式增长以及电动汽车、可再生能源和云计算市场的增长正在推动对更复杂、更高效的SoC和系统的需求。这反过来又推动了对功率器件提高效率和功率密度的需求。
人们正在采用碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)材料来应对这一挑战,提供具有更高功率密度的更高效器件,但设计复杂性也有所增加。
新材料以更小的外形尺寸带来更高的效率
功率半导体开关和控制机制将电力从一种形式传输到另一种形式,为终端系统提供调节和控制的电力。传统上,功率器件是采用金属氧化物半导体(MOS)技术开发的。例如,功率MOSFET(或MOS场效应晶体管)控制电路中的高电流或功率,并且通常作为分立元件出现在开关电源和电机控制器中。电源管理IC(PMIC)可以嵌入标准硅芯片或用作独立设备,执行直流到直流转换、电池充电和电压调节等功能。PMIC是一个基于MOS的市场。
然而,SiC和GaN由于电阻率较低、能够在更高的温度下工作并使用更高的开关频率而被采用。两种材料都提供更高的效率和功率密度。SiC越来越受到电动汽车和插电式混合动力电动汽车的关注,并且正在探索用于更大的运输系统,例如火车、卡车、飞机和船只。到本世纪末,SiC预计将成为功率器件的领先材料。笔记本电脑充电器也正在从MOS转向GaN,因为电源可以更小、更高效、可靠性更高。
此外不同类型的功率半导体分立器件和模块,在汽车上都能找到应用的落脚点。车载功率半导体种类多,在做选型时,成本和效率是最关键的两大要素。首先需要考虑需要多大功率,再去匹配多大的电压和电流,再结合系统效率和成本最终设计出一套最优方案。功率半导体分立器件和模块根据在车上不同的系统应用,则选用不同规格的器件。由此可见,功率半导体在电动汽车上应用场景非常广泛。不同种类,不同规格的产品都能匹配到不同的系统应用。
为了优化功率,效率最关键的方面是导通电阻。电阻会产生热量,代表功率损耗。当晶体管导通时,从输入到输出的电阻是多少?与MOS相比,SiC和GaN的电阻都较低,这使得它们对于提高系统效率具有吸引力。
为了实现更高效的器件,无论是MOS、SiC还是GaN,都需要更大的设计来降低导通电阻。这反过来又带来了确保设备均匀开启的设计挑战。如果器件的某个部分开启时间较长,则总电流流经开启的部分,导致电流密度高于预期并影响可靠性。
由于功率器件的布线复杂,现场出现了许多专门的工具来准确分析效率和可靠性。然而,随着设计规模的增长,许多工具缺乏所需的能力。此外,为了提供完整的分析,包括软件包的影响也很重要。
显然,由于持续的竞争压力和积极的上市时间目标,需要一种更有效的方法来创建许多应用所需的可靠、持久的功率器件。
功率器件优化解决方案
自动化优化功率器件流程的解决方案将在缩短周转时间、同时实现质量目标方面大有帮助。Synopsys Power Device WorkBench就是这样一种解决方案。Power Device WorkBench 旨在优化功率晶体管,通过仔细分析和模拟复杂金属互连内的电阻和电流来提高效率和可靠性。工程师可以优化其设计参数,包括面积、可靠性、时序和温度。该解决方案采用高吞吐量仿真引擎,可以自动纠正电迁移违规,并确定在何处改进设计布局,以提高效率和时序。
难怪电力电子市场现在如此火爆。功率器件在许多领域都是必不可少的。我们日常使用的一系列电池供电设备是其增长的关键驱动力,汽车电气化和可再生能源的蓬勃发展趋势也是如此。然而,随着工程师努力将更多功能集成到单芯片中,同时满足高效性能和小尺寸的需求,设备本身变得越来越复杂。Power Device WorkBench等完整的电源优化解决方案可以解决这些挑战,以及有助于提高这些设备效率的新材料带来的挑战。
转载:半导体产业纵横
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PRINTERS,A/V设备,电子设备,CIS,高速收据POS打印机,HIGH-SPEED RECEIPT POS PRINTERS,ASSEMBLY LINES,PRINT DATE CODE LABELS,HIGH-SPEED RECEIPT PRINTERS,户外,VIDEO,LCD BACKLIGHT,FOOD PROCESSING SITES,配送中心,食品计量器具,AUTOMOTIVE,消费,电阻元件,动力源,音圈电机,自动取款机,包装丝带,电子支付终端,连续打印,INDUSTRIAL,送纸,步进电机,CARDBOARD LABEL,RECEIPT PRINTING,FACTORIES,移动打印机,BARCODE LABEL PRINTERS,售票机,MOBILE PRINTERS,REMOTE CONTROL APPLICATIONS,独联体,LIGHTING,DATE CODE LABELS,物流管理,汽车面板,打印日期代码标签,DISTRIBUTION SITES,工业,无人值守收银机,DIGITAL CAMERAS,燃气热水器,SMALL LABEL PRINTERS,BATTERY MANAGEMENT SYSTEM,THERMAL TRANSFER OVERPRINTERS,硬纸板标签,条形码标签打印机,大型标签打印机,小型标签打印机,音频,AUTOMOTIVE LAMPS,STORAGE LABELS,高速收据打印机,SMALL SIZE PRINTERS,彩票打印机,TICKET MACHINES,收据打印,压电执行器,节能打印机,POS TERMINALS,电子标签,智能POS打印机,CONTINUOUS PRINTING,汽车音响
简化电动汽车充电器和光伏逆变器的高压电流检测
在电动汽车充电器中,电流传感器用于测量输入交流电源、直流/直流转换器和输出电源等位置的电流,以确认充电器是否正确地将交流电输送到电动汽车的车载充电器系统,或者将直流电直接输送到电池。如今,400V 电池正在朝着 800V 甚至更高电压的方向发展,以实现更大功率和快速充电。
罗姆与台积电公司在车载氮化镓功率器件领域建立战略合作伙伴关系
ROHM宣布与台积电公司就车载氮化镓功率器件的开发和量产事宜建立战略合作伙伴关系。通过该合作关系,双方将致力于将罗姆的氮化镓器件开发技术与台积电公司业界先进的GaN-on-Silicon工艺技术优势结合起来,满足市场对高耐压和高频特性优异的功率元器件日益增长的需求。
基本半导体(BASIC)碳化硅功率器件选型指南
深圳基本半导体有限公司是中国第三代半导体行业创新企业,专业从事碳化硅功率器件的研发与产业化。公司总部位于深圳,在北京、上海、无锡、香港以及日本名古屋设有研发中心和制造基地。公司拥有一支国际化的研发团队,核心成员包括二十余位来自清华大学、中国科学院、英国剑桥大学、德国亚琛工业大学、瑞士联邦理工学院等国内外知名高校及研究机构的博士。
基本半导体 - 工业级全碳化硅功率模块,单通道智能带功率器件短路保护检测驱动芯片,双通道隔离驱动芯片,低边驱动芯片,碳化硅MOSFET,栅极驱动器ICS,碳化硅MOSFET晶圆,功率模块,SIC功率半导体器件,碳化硅二极管,GATE DRIVER ICS,碳化硅功率器件,晶圆,汽车级TPAK碳化硅MOSFET模块,裸片,混合碳化硅分立器件,半桥MOSFET模块,单开关模块,碳化硅功率模块,SIC POWER SEMICONDUCTOR DEVICES,门极驱动芯片,全碳化硅,汽车级HPD碳化硅MOSFET模块,隔离驱动芯片,单通道隔离驱动芯片,碳化硅二极管晶圆,汽车级全碳化硅功率模块,汽车级DCM碳化硅MOSFET模块,B2D05120E1,B2M1000170Z,B2M1000170R,BTD5350SBPR,BTL27523R,B2M080120Z,BMS600R12HLWC4_B01,B3D40120HC,B2D40065H1,BGH75N65HS1,BD2M040A120S1,B2M080120R,BGH75N65ZF1,B2D,B2D60120H1,BMS800R12HWC4_B02,BMS950R08HLWC4_B02,BTL27523B,B2M080120H,B2D16120HC1,B3D03120E,BGH40N120HS1,B2DM060065N1,BTD5350E,BTD5350SBWR,BTD5350EBPR,B3D系列,BTD21520M,BTL27524R,B2D30120H1,BTD21520E,BTD5350MBPR,BD2D20A120S1,BD2D40A120S1,B3D,BTL27524BR,BTL27524B,B2D02120K1,BTD21520S,BMF800R12FC4,BTL2752X,AB2M040120Z,BD2D10A065S1,B2M040120H,BTD25350MMCWR,BTD21520系列,BTD3011R,BTD21520MBWR,B2D10120E1,AB2M040120R,BTD5350SCPR,BMF240R12E2G3,BMF600R12FC4,BMS700R08HWC4_B01,BTD21520EBWR,B2D08065K1,B2M032120Y,BTD25350MECWR,BTD5350EBWR,B2D30120HC1,B2D40120HC1,BD2D04A065S1,B2D10065F1,B2M040120Z,B2M009120Y,BD2M065A120S1,BD2D02A120S1,BMF700R08FC4,B2D系列,B1D06065KS,B2D40120H1,B2M040120R,BMS950R08HWC4_B02,BGH50N65HS1,BGH50N65ZF1,B2D10065KF1,B2D04065E1,BTD5350,BTD5350SCWR,B3D40200H,BTD5350ECPR,BTD5350M,BTD5350MBWR,BTD21520MBPR,BTD5350S,B2D08065KS,BD2D30A120S1,BTD5350MCPR,B2D20065F1,BD2D08A120S1,B2M1000170H,BTL27523BR,BMS800R12HLWC4_B02,BD2D15A065S1,BD2D20A065S1,B2D20120H1,B2M160120Z,BTD25350MMBWR,B2D10120K1,BTD21520MAWR,B2D20065HC1,B2D30065HC1,BTD25350,B2M160120R,BTD21520EAWR,B2D40065HC1,BMS700R08HLWC4_B01,BTD5350ECWR,BTD25350MEBWR,B2D04065KF1,BGH75N65HF1,B2D10065KS,BTD21520EBPR,BMZ200R12TC4,BTD21520SBWR,B2D04065K1,B3D20120H,BMS600R12HWC4_B01,B2M160120H,BGH75N120HF1,B2M030120R,BD2D08A065S1,BTD25350系列,B2M011120HK,BTD21520SBPR,BTD3011R系列,BTD21520MAPR,B2M030120Z,B2M009120N,BTD5350MCWR,B2D06065K1,BTD5350系列,BMZ250R08TC4,B2M012120N,B3D50120H2,BTD25350MSCWR,BTL2752X系列,B2D20065H1,B2D10065E1,B2M030120H,BD2D30A065S1,B2D06065KF1,B2D05120K1,B2D02120E1,B2D06065E1,BMF950R08FC4,BD2D05A120S1,BGH50N65HF1,B2D20120F1,BD2D15A120S1,B2D20120HC1,B2D10120HC1,BTD21520EAPR,BTD25350ME,BTD21520SAWR,BTD21520,B2D20065K1,B2M018120Z,BTD25350MM,BTD25350MS,B2D16065HC1,AB2M080120R,B2D10120H1,B2M018120N,BD2D06A065S1,B2D30065H1,B2M065120Z,BTD21520SAPR,AB2M080120H,B2M065120R,B2M018120H,B2M065120H,BD2D10A120S1,BTL27523,B2D10065K1,AB2M080120Z,BTD25350MSBWR,B2M020120Y,BTL27524,B3D05120E,B2DM100120N1,BD2D40A065S1,储能设备,电机控制器,电源系统,车载电源,新能源汽车主逆变器,空调压缩机,光伏发电,大功率快速充电桩,OBC,车载充电器,不间断电源,电动汽车,UPS,混合动力汽车,光伏储能,PFC电源,字母S,PD快充,储能,电机驱动,工业控制,ESS,光伏组串逆变器,新能源汽车主驱逆变器,光储一体机,数据中心UPS,充电桩,新能源汽车,新能源汽车电机控制器,医疗电源,电力电子系统,EV充电,燃料电池DCDC,隔离式DC-DC电源,线性驱动器,家用电器,DC-AC太阳能逆变器,智能电网,AC-DC电源,轨道交通,通信电源,光伏逆变器
功率器件功率循环测试技术的挑战与分析
功率半导体器件,尤其是绝缘栅双极型晶体,一直是新能源、轨道交通、电动汽车、工业应用和家用电器等应用的核心部件。硅基 IGBT 器件由于驱动功率小和饱和压降低,而且具有电压等级高和电流范围广的优势,成为各个领域的中流砥柱。可靠性成为继器件特性表征外最重要的质量评估手段和发展目标,也是近几年国内研究机构和应用方最为关注的研究领域。
ISOPLUS-SMPD™ & ISOPLUS™ i4-PAC™ 跨越模块和分立元件之间的差距产品简介
ISOPLUS-SMPD™ 和 ISOPLUS™ i4-PAC™ 封装解决方案是针对电动汽车充电、医疗和工业应用的理想选择。这些产品通过集成IXYS的绝缘DCB结构和最小绝缘电压2.5 kV的分立器件,提供了高可靠性。它们支持多种技术组合和拓扑结构,优化了功率密度和热管理。此外,SMPD™ 允许全自动拾取和放置,提高了生产效率。
LITTELFUSE - 双向可控硅,IGBT,硅化硅 MOSFET,碳化硅 MOSFET,碳化硅MOSFET,SIC MOSFET,TRIAC,晶闸管,二极管,MCB60P1200TLB,LSIC1MO120G0025,MCBB60P1200TLB,ITF40PF1200DHGTLB,DCG20BB650LB,DPG60BB600LB,医疗,工业应用,电动汽车充电基础设施
WM2A040120L N沟道SiC功率MOSFET
本资料介绍了CETC公司生产的WM2A040120L型号SiC功率MOSFET的特性。该器件具有高阻断电压、低导通电阻、高速开关和高频驱动等特点,适用于可再生能源、电动汽车充电器、高压直流/直流转换器和开关模式电源等领域。
中电国基南方 - N-CHANNEL SIC POWER MOSFET,N通道SIC功率MOSFET,WM2A040120L,电动汽车电池充电器,高压DC/DC变换器,可再生能源,HIGH VOLTAGE DC/DC CONVERTERS,RENEWABLE ENERGY,EV BATTERY CHARGERS,模式电源开关,SWITCH MODE POWER SUPPLIES
科普 | 碳化硅功率器件与光伏逆变器的未来
光伏发电是碳化硅器件除电动汽车以外的第二大应用领域。光伏逆变器作为光伏电站的转换设备,主要作用是将太阳电池组件产生的直流电转化为交流电。本文中SMC将为大家分析碳化硅功率器件与光伏逆变器的未来,希望对各位工程师朋友有所帮助。
展会回顾 | 扬杰科技2024PCIM Asia圆满收官,赋能汽车高效和可再生能源
PCIM Asia展会上,扬杰科技展示了其在IGBT、SiC和模块系列的新产品,这些产品主要服务于新能源汽车、可再生能源等领域。扬杰科技承诺将继续以技术创新为核心,推出高品质产品,成为功率半导体行业的领导者。扬杰电子科技股份有限公司是一家提供一站式半导体分立器件解决方案的IDM厂商,产品广泛应用于多个行业。
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