第三代半導體 碳化矽功率模組SiC Mosfet是什麼?一篇解釋清楚!

晁元國際半導體股份有限公司

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第三代半導體產品介紹以及材料應用
科技的腳步從未停歇,而當談及未來的能源技術,第三代半導體、碳化矽功率模組(SiC Power Modules)、以及SiC Mosfet技術成為引領這場革命的關鍵。晁元國際作為先驅者,深耕研發領域,致力於提供全球最優質的解決方案。



第三代半導體的奇蹟
第三代半導體材料,如碳化矽(SiC),開啟了一個新的技術奇蹟。相對於傳統的矽半導體,碳化矽具有更寬的能隙,高崩潰電壓,以及出色的高溫性能。這些特性使得碳化矽在電力應用領域中備受矚目,成為下一代半導體技術的代表。

碳化矽功率模組:革新能源世界
碳化矽功率模組是能源轉型的關鍵推手。其獨特的物理特性使其成為高功率應用的理想選擇。相較於傳統模組,碳化矽功率模組不僅在體積上更加精簡,還能夠提供更高效、更可靠的能源轉換。這使得在可再生能源、電動汽車等領域中,碳化矽功率模組正日益發揮著關鍵作用。

SiC Mosfet技術:電力掌中寶
SiC Mosfet技術作為碳化矽功率模組的核心,帶來了前所未有的電力控制能力。其快速切換、高溫耐受和高電壓容忍性,使其成為能源轉換中的明日之星。晁元國際的SiC Mosfet技術走在技術前沿,為客戶提供最可靠、高效的解決方案。

碳化矽功率模組的應用前景
無論是在能源生產還是消費端,碳化矽功率模組都展現出極大的應用前景。在能源生產方面,它可以提高太陽能光電系統的效率,使風力發電機更加穩定。在電動汽車和電池技術領域,碳化矽功率模組可以加速充電速度,延長電池壽命,推動電動交通的普及。

晁元國際的領先地位
晁元國際作為碳化矽功率模組技術的領先者,以其卓越的研發實力和深厚的行業經驗,為全球客戶提供最優質的產品。公司的核心研發團隊擁有豐富的美國留學背景,專業領域包括物理學、微電子學、電子工程和材料科學等,確保了技術的先進性和前瞻性。

SiC Mosfet技術在高電壓應用的優勢
在高電壓應用方面,SiC Mosfet技術彰顯出明顯的優勢。相對於傳統的矽基元件,SiC Mosfet擁有更低的導通電阻和更高的耐壓能力。這使得在需求更高電壓的應用中,SiC Mosfet成為首選技術。在電動汽車充電站、高壓電源轉換器等場景中,SiC Mosfet技術正迅速取代傳統技術,實現更高效的電能轉換。

SiC Mosfet技術的市場前景
SiC Mosfet技術的市場前景可謂一片光明。其應用範圍廣泛,從能源轉換到高效電動汽車,都能見到其身影。隨著全球對清潔能源的需求不斷增長,SiC Mosfet技術將在市場中占據更大份額,成為能源領域的重要推動力。

碳化矽模組:引領高功率應用的新境界
在高功率應用中,以矽基半導體製成的功率元件或模組已面臨著規格需求上的瓶頸。科學家們從化合物半導體元素中找到了解決之道,將焦點轉向碳化矽(SiC)材料與技術。碳化矽兼具寬能隙、高崩潰電壓、高導熱係數、高電絕緣性與高功率密度等特性,成為電子元件中快速切換、耐高溫及耐高電壓的理想選擇。

碳化矽的卓越特性
碳化矽在電子元件中展現出的卓越特性,包括寬能隙、高崩潰電壓、高導熱係數、高電絕緣性和高功率密度,使其成為高功率應用中的理想材料。其快速切換、耐高溫及耐高電壓的功能,使碳化矽在高頻、高功率以及高散熱需求的應用中脫穎而出。

寬能隙材料在高電壓需求中的應用
科學家們明確了寬能隙材料在高電壓需求範圍內的適用性。目前,氮化鎵電晶體(GaN Transistors)主要用於600 V以下的應用,而在600~1,200 V之間,碳化矽元件(SiC Transistors)開始擔當角色。這一區間的需求也是當今GaN Transistors市場的主要範疇。然而,接近1,200 V以上,特別是1,700 V,則成為SiC Transistors的主力戰場。

碳化矽在功率元件的應用範疇
GaN on SiC適用於高頻HEMT(High Electron Mobility Transistor);而SiC on SiC則主要應用於功率半導體中的SBD(Schottky Barrier Diode)和FET(Field Effect Transistor)。特別是SiC on SiC在SBD和FET的應用中顯示出高速增長,尤其在電源應用中,預計在2025年後,隨著HEV市場全面採用,將迎來更高的成長。

碳化矽的市場前景
以SiC為基板的功率元件主要以6吋晶圓為主流,自2017年起逐漸變成主要趨勢。相對競爭的矽基功率元件,包括MOSFET和IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor),則主要使用8吋晶圓。SiC-SBD的應用推動了SiC功率元件市場的擴大,應用範圍涵蓋伺服器電源、通信設備、電動汽車充電站等,市場不斷擴展。

散熱管理的挑戰
在功率元件和模組的構裝過程中,散熱管理成為一個關鍵問題。高功率的模組需要更有效的散熱處理,而基板和銜接材料的熱膨脹係數不匹配可能導致模組失效。碳化矽模組的獨特構造在處理散熱上表現優越,並能應對高功率的挑戰。

未來展望
碳化矽模組以其卓越的特性在高功率應用中備受青睞。其在數字、通信、能源等領域的廣泛應用,預示著碳化矽技術的未來前景十分光明。作為這場技術變革的引領者,碳化矽模組將持續推動科技的進步,開創新的高功率應用領域。