碳化矽(SiC)將大舉搶進1,200伏特(V)高壓應用市場。繼羅姆半導體(Rohm Semiconductor)在2012年3月發表全SiC功率模組,英飛凌(Infineon)亦將於第三季推出新一代SiC蕭特基二極體(Schottky Diode),藉優異的材料特性挺進1,200伏特應用領域,優化設備節能效益,有助奠基SiC功率元件在高壓設備中的地位。
英飛凌應用工程經理林錦宏提到,英飛凌雖主攻SiC設計,但也持續跟進GaN技術發展,往後亦有投入開發的打算。 |
英飛凌工業與多元電子事業處應用工程經理林錦宏表示,節能風潮興起造成ATX電源、伺服器、太陽能逆變器(Inverter)和電信級網通設備,對高壓功率元件的耐壓/耐溫能力、導通效率、切換時間及體積更趨苛求;材料特性較矽更加優異的SiC、氮化鎵(GaN)等寬能隙(Wide Band Gap, WBG)材料也順勢崛起,尤其在1,200伏特以上的超高壓應用,更是適合其發展的絕佳舞台,吸引眾多功率半導體商投入研發。
目前在SiC產品領域進展較快的為科銳(Cree)、羅姆與英飛凌,其中,羅姆已發表可支援1,200伏特輸入電壓的全SiC功率模組,結合SiC金屬氧化物半導體(MOSFET)及蕭特基二極體,並將於6月導入量產。緊接著,英飛凌也將旗下的ThinQ系列SiC蕭特基二極體,從650伏特耐壓推升至1,200伏特,並計畫在今年第三季上市;甚至在第四季引進薄型封裝技術–ThinPAK,進一步縮減元件體積。
據了解,英飛凌的SiC蕭特基二極體已邁進第五代,除650伏特產品規格外,未來將針對1,200伏特耐電壓能力、導通/切換效率及設計成本全面優化,同時也壓縮晶圓厚度至110微米,並強化瞬間突波電流(Surge Current)負載能力;如此一來,即可全方位滿足高壓設備需求,促使節能效益更上層樓。
林錦宏強調,所有電源供應器、IT設備開發商皆期望藉寬能隙材料,進一步提高電源轉換效率。由於SiC與GaN可耐高壓、高溫與大電流,促進基板薄型化,進而減輕導通電阻及切換阻抗,對提升電源轉換效率大有幫助,故已在業界颳起一陣旋風,醞釀取代傳統矽製功率元件。
惟當前SiC材料供應來源單一,致使每安培價格仍高達0.2~0.25美元,超出傳統矽材料數倍,而降低業者替換意願,預期還要1~2年時間發展規模經濟,才能擴大市場普及率。
至於GaN的技術開發與市場進展,林錦宏認為,儘管GaN的功率特性略勝SiC一籌,但礙於材料量產良率偏低,讓有意開發產品的廠商綁手綁腳;目前看來,發展速度反而較SiC落後,預期要到2014~2015年市場才能蓬勃。也因此,英飛凌現階段即押寶SiC,較有機會在短時間內突破矽材料的物理特性限制,讓設備電力營運成本獲得顯著控制。