Эрих Никлас:
«Из узкой ниши карбид-кремниевые силовые полупроводники выйдут на массовый рынок»

№ 5’2011
PDF версия
Подразделение силовых компонентов компании Сree известно как крупнейший производитель диодов на основе карбида кремния (SiC), применяемых в системах контроля и управления питанием различных устройств. Вместе с тем в силовой электронике технология SiC новая и малоосвоенная. О проблемах серийного производства SiC-компонентов и перспективах технологии нам рассказал Эрих Никлас (Erich Niklas), менеджер по развитию бизнеса подразделения силовой электроники компании Сree.

— В чем заключаются особенности SiC-технологии применительно к силовым устройствам?

— По своей природе карбид кремния является превосходным материалом для полупроводников. Для заданных напряжения запирания и уровня тока SiC-технология позволяет применять кристаллы меньшего размера по сравнению с кремниевыми. А лучшая теплопроводность облегчает процесс рассеивания тепла от силового устройства. Кроме того, широкая запрещенная зона карбида кремния сочетается с дальнейшим повышением плотности мощности устройства. Поэтому созданные на его основе силовые устройства получаются более энергоэффективными, более надежными и лучше приспособленными к неблагоприятным условиям окружающей среды по сравнению с кремниевыми деталями.

— Каковы проблемы серийного производства SiC-компонентов?

— Мы создали технологический процесс и оборудование для выращивания кристаллических пластин карбида кремния. В связи с этим замечу, что нет более эффективного способа улучшения техпроцесса, конструкции устройства, выхода продукции и снижения производственных затрат, чем крупносерийное производство. Выращивание кристалла — это высокотехнологичный процесс, но объемы и стадии его развития значительно повысили выход продукции, ее качество/надежность и в итоге сделали более привлекательной по цене.

— Чем вы отличаетесь от других участников рынка SiC?

— Наши приборы имеют лучшие характеристики энергосбережения, мы выпускаем более широкий ассортимент устройств.

— Кто основные потребители SiC-устройств?

— Наиболее востребована карбид-кремниевая технология в источниках питания в серверных и телекоммуникационных решениях, промышленном оборудования, системах преобразования энергии. Объем использования SiC в этих сегментах растет быстрее других благодаря тому, что данный материал дает лучшие показатели энергосбережения. Кроме того, карбид кремния используется или планируется к использованию в таких областях, как аэрокосмическая и военная промышленность, добыча нефти и газа, где благодаря высокой рабочей температуре он может обеспечить повышенную надежность по сравнению с устройствами на базе кремния.

— Как вы оцениваете перспективы SiC-технологии в части повышения номинального тока и напряжения?

— Карбид-кремниевые силовые диоды Шоттки серийно выпускаются с обратным напряжением в диапазоне 600–1700 В в различных классах по току: 1–50 A, для максимальной температуры корпуса выше +150 °С. Мы про-демонстрировали диоды Шоттки с обратным напряжением выше 10 кВ. Недавно выпустили первый в отрасли карбид-кремниевый поле-вой МОП-транзистор с обратным напряжением 1200 В при номинальном токе 12 и 20 A. Теоретически границы таких устройств пре-восходят 10 кВ обратного напряжения и выдерживают максимальную температуру пере-хода более +225 °С. И хотя возможность производства таких устройств наглядно показана, их коммерческая судьба будет зависеть от потребителей.

— Является ли улучшенная термопроводимость SiC-устройств значимым фактором для промышленных и автомеханических изделий?

— Для изделий промышленного назначения основным преимуществом является переход на более высокую эффективность и более высокую частоту переключения. Что касается автомеханических систем, для них температурные возможности также привлекательны, но этот сегмент уже не является нашим целевым.

— В этом году ваша компания начала вы-пуск карбид-кремниевых полевых МОП-транзисторов. Какова ценовая политика в отношении данных изделий?

— Начальная стоимость карбид-кремниевых полевых МОП-транзисторов для партии до 1000 штук составит около $75. Существует множество способов снижения цены, в частности совершенствование техпроцесса и увеличение выхода годных изделий. В дополнение снизить цену позволит переход со 100-мм пластин на 150-мм. Однако должен быть улучшен показатель плотности микроканалов, и необходимо увеличить объемы перед тем, как переход на 150-мм технологию будет экономически целесообразен. Мы ожидаем, что это произойдет через два-три года. Неправильно рассматривать полевые МОП-транзисторы с точки зрения непосредственной стоимости компонента. Преимущество карбида кремния состоит в общей эффективности системы. Отсутствие потерь переключения означает, что схемы сглаживания можно не использовать, размер теплоотвода можно сократить и соответственно поднять частоту, что означает существенную экономию магнитных элементов, сокращение размеров, веса. Все вместе это дает выигрыш на уровне системы. Указанное характерно и для карбид-кремниевых полевых МОП-транзисторов.

— Какое будущее ожидает карбид-кремниевые силовые устройства?

— Мы уверены, что карбид-кремниевые силовые полупроводники находятся на этапе пере-хода от использования в узкой нише к широкому распространению на массовом рынке. Выпуская полевые МОП-транзисторы, дополняющие нашу линейку диодов, мы уверены, что специалисты по разработке систем смогут использовать преимущества высокой температуры и высокой частоты переключения, присущих силовым SiC-устройствам, для улучшения показателей энергосбережения, плотности энерговыделения и стоимости. Многие участники рынка заявили о желании конкурировать с карбид-кремниевыми силовыми устройствами, что поможет ускорить процесс их внедрения. В результате конкуренции увеличится ассортимент, оптимизируются устройства и системы, появятся новые сегменты и области применения, понизится цена, и, без сомнения, это даст толчок развитию SiC-технологий.

Литература

0

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.