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人們不懈追求減少能源轉(zhuǎn)化損失，提高能效，新的寬帶間隙 (WBG) 半導(dǎo)體是一種可靠的節(jié)能降耗解決方案，可以通過系統(tǒng)減少碳足跡來減少技術(shù)對(duì)環(huán)境的影響。例如，我們最新的 650 V、750 V 和 1,200 V STPOWER 系列碳化硅 MOSFET 晶體管允許設(shè)計(jì)師開發(fā)電動(dòng)汽車動(dòng)力動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)。更高的能效可以大大簡化冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。更小更輕的電子設(shè)備有助于最大限度地減輕汽車的重量。在相同的功率條件下，自重較輕的汽車可以跑得更遠(yuǎn)。

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半導(dǎo)體汽車和分立器件產(chǎn)品部(ADG)Filippo Di Giovanni

意大利半導(dǎo)體的第三代碳化硅是我們的 STPOWERSiC MOSFET 為了更好地滿足電動(dòng)汽車制造商在碳化硅設(shè)計(jì)的動(dòng)力電機(jī)逆變器、車載充電機(jī)和 DC-DC 嚴(yán)格要求轉(zhuǎn)換器。在高端工業(yè)領(lǐng)域，我們的第三代碳化硅技術(shù)也可以解決充電樁等所有應(yīng)用限制問題。第三代 STPOWERSiC MOSFET 與上一代相比，導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗都有所改善。導(dǎo)通電阻、柵極電荷和導(dǎo)通電阻的乘積是主要質(zhì)量因素。與硅基 MOSFET 相比之下，改進(jìn)幅度非常大，總損失降低高達(dá) 80%。目前全球都有 90 許多不同的項(xiàng)目使用第三代平面 STPOWER SiCMOSFET。選擇它們是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)大大提高了能效。從意大利半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的角度來看，我們現(xiàn)在專注于下一次迭代，第四代碳化硅技術(shù)將進(jìn)一步減少總損失，有助于進(jìn)一步提高能源效率。

在 SiC 意大利半導(dǎo)體依靠與主要合作伙伴簽訂的戰(zhàn)略供應(yīng)協(xié)議來購買晶圓，以維持制造活動(dòng)的正常運(yùn)行。同時(shí)，我們正在建立一個(gè)完全垂直的整合制造模式，以確保我們的供應(yīng)鏈具有高穩(wěn)定性和韌性，并整合我們收購的公司 Norstel AB(現(xiàn)已更名 ST SiC AB）襯底設(shè)計(jì)及生產(chǎn)業(yè)務(wù)。我們的既定目標(biāo)是滿足我們所有的基本需求，直到 2024 年內(nèi)部采購比例達(dá)到 40%。

氮化鎵 GaN 它是另一種重要的寬帶間隙半導(dǎo)體材料，在技術(shù)成熟度上略落后于碳化硅 SiC。然而，設(shè)備制造商繼續(xù)使用氮化鎵設(shè)計(jì)產(chǎn)品，主要用于開發(fā)電源適配器和無線充電器等大型市場產(chǎn)品。氮化鎵在汽車市場有著廣闊的應(yīng)用前景，可用于開發(fā)下一代車載充電機(jī)和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。換句話說，第三代意法半導(dǎo)體SiC 領(lǐng)先于市場上現(xiàn)有的 GaN 技術(shù)。碳化硅適用于高壓和高功率應(yīng)用領(lǐng)域，而氮化鎵更適用于高開關(guān)頻率的中低功率轉(zhuǎn)換器。

今天，GaN 它有效地解決了無線和有線充電器的市場需求。由于氮化鎵材料的特性，市場上出現(xiàn)了新一代薄而輕的材料 PC 適配器。其它有前途的應(yīng)用包括太陽能逆變器等可再生能源。氮化鎵的高頻開關(guān)特性也可用于設(shè)計(jì)未來電動(dòng)汽車的車載充電器和 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。推出了意法半導(dǎo)體 650 V 開關(guān)管全系列產(chǎn)品為用戶提供多種不同的包裝選擇，部分產(chǎn)品內(nèi)部寄生電感很小，可提高高頻開關(guān)的操作性能。這些優(yōu)點(diǎn)還允許設(shè)計(jì)師選擇體積和重量較小的無源設(shè)備。2022 年底，100 V GaN 晶體管將上市，這些產(chǎn)品可用于 48 V 輕混汽車、數(shù)據(jù)中心和電信設(shè)備 DC-DC 轉(zhuǎn)換器。

未來 GaN 與硅共存多年，我們將繼續(xù)改傳統(tǒng)硅材料的低壓和高壓 MOSFET 和 IGBT 產(chǎn)品。例如，對(duì)于續(xù)航里程要求較低的城市通勤電動(dòng)汽車，IGBT 就夠了，經(jīng)濟(jì)劃算。另一方面，800 V 由于性能是電源總線運(yùn)動(dòng)型汽車的最終目標(biāo)，因此最好使用 SiC。另一個(gè)例子是 5G 基站電源：意大利半導(dǎo)體超結(jié) STPOWERMOSFET 該系列性價(jià)比好，非常適合此類應(yīng)用。

(注:本文自轉(zhuǎn)載《IC2022年7月，代理商