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[智东西]IEEE发布宽带隙半导体技术路线图，押注碳化硅和氮化镓材料发展


智东西（公众号：zhidxcom）
编 | 韦世玮
智东西4月13日消息 ， 近日 ， 为了促进宽带隙（WBG）半导体技术的发展 ， IEEE电力电子学会（PELS）发布了宽带隙功率半导体（ITRW）的国际技术路线图 。
该路线图确定了宽带隙技术发展的关键趋势、设计挑战、潜在应用领域和未来应用预测 。
一、什么是宽带隙半导体？
【[智东西]IEEE发布宽带隙半导体技术路线图，押注碳化硅和氮化镓材料发展】宽带隙半导体指的是在室温下带隙大于2.0eV的半导体材料 ， 如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN） 。 这类材料的带隙（绝缘态和导电态之间的能量差）明显大于硅 。
因此 ， 宽带隙功率设备消耗的能源更少 ， 可以承受更高的电压 ， 在更高的温度和频率下运行 ， 并且能够从可再生能源中产生更可靠的电力形式 。
从应用角度看 ， 宽带隙半导体能够广泛应用于蓝、紫光和紫外光电子器件 ， 以及高频、高温、高功率等电气器件中 。
但由于宽带隙技术较新 ， 所以制造成本比硅更高 。
二、宽带隙半导体的优势
在路线图委员会的专家们看来 ， 碳化硅和氮化镓材料的应用范围越来越广泛 ， 在为行业提供硅无法实现的性能的同时 ， 其价格也更加便宜 。
据了解 ， 采用碳化硅和氮化硅功率转换器研发的新一代宽带隙半导体 ， 其转换速度比用硅材料研发的同类器件快100至1000倍 。
与此同时 ， 宽带隙比硅还能节省更多能效 。 “一个典型的硅转换器 ， 使用者可以获得约95%的能效 ， 但使用宽带隙转换器 ， 这一数值将接近99% 。 ”Braham Ferreira说到 。
从应用方面看 ， 采用宽带隙材料制成的小型转换器 ， 通过其低功耗等特性 ， 未来将广泛地应用于脑、笔记本电脑、电视和电动汽车等电源供应市场 。
三、路线图重点关注四大领域
“该路线图从战略角度审视了宽带隙的长期前景、未来、趋势 ， 以及潜在的可能性 。 ”针对路线图 ， ITRW指导委员会主席、IEEE研究员Braham Ferreira谈到 ， 其目的是加速宽带隙技术的研发 ， 以更好发挥这项新技术的潜力 。
据了解 ， 路线图委员会由世界各地的材料学专家、工程师、设备专家、政策制定者 ， 以及工业和学术界等领域代表组成 。 他们重点关注四个领域 ， 分别为基板和设备、模块和封装、GaN系统和应用、SiC系统和应用 。
针对路线图的制定 ， Braham Ferreira表示 ， 由于他们不能直接对半导体设备的生产和开发下达行业指令 ， 因此只能通过共识和协议来确定潜在的新应用领域 ， 并为行业的长期研发和投资指明了方向 。
路线图摘要列出了采用WBG技术最有可能受益的市场 ， 包括光伏转换器、混合动力和纯电动汽车传动系统以及数据中心 。
从时间角度看 ， 路线图制定了5年短期、5至15年中期和长期三个阶段的商业化框架 。
其中 ， 短期主要提出了现有产品和设备的指标、中期则依据具体技术的商业花路径、长期趋势则突出了其他新领域的研究方向 。
[智东西]IEEE发布宽带隙半导体技术路线图，押注碳化硅和氮化镓材料发展
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