IEEE發(fā)布半導體技術(shù)路線圖，助力碳化硅和氮化鎵材料發(fā)展

（文章來源：智東西）

近日，為了促進寬帶隙（WBG）半導體技術(shù)的發(fā)展，IEEE電力電子學會（PELS）發(fā)布了寬帶隙功率半導體（ITRW）的國際技術(shù)路線圖。

該路線圖確定了寬帶隙技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵趨勢、設(shè)計挑戰(zhàn)、潛在應(yīng)用領(lǐng)域和未來應(yīng)用預(yù)測。

一、什么是寬帶隙半導體？寬帶隙半導體指的是在室溫下帶隙大于2.0eV的半導體材料，如碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）。這類材料的帶隙（絕緣態(tài)和導電態(tài)之間的能量差）明顯大于硅。因此，寬帶隙功率設(shè)備消耗的能源更少，可以承受更高的電壓，在更高的溫度和頻率下運行，并且能夠從可再生能源中產(chǎn)生更可靠的電力形式。

從應(yīng)用角度看，寬帶隙半導體能夠廣泛應(yīng)用于藍、紫光和紫外光電子器件，以及高頻、高溫、高功率等電氣器件中。但由于寬帶隙技術(shù)較新，所以制造成本比硅更高。

二、寬帶隙半導體的優(yōu)勢，在路線圖委員會的專家們看來，碳化硅和氮化鎵材料的應(yīng)用范圍越來越廣泛，在為行業(yè)提供硅無法實現(xiàn)的性能的同時，其價格也更加便宜。據(jù)了解，采用碳化硅和氮化硅功率轉(zhuǎn)換器研發(fā)的新一代寬帶隙半導體，其轉(zhuǎn)換速度比用硅材料研發(fā)的同類器件快100至1000倍。

與此同時，寬帶隙比硅還能節(jié)省更多能效?！耙粋€典型的硅轉(zhuǎn)換器，使用者可以獲得約95%的能效，但使用寬帶隙轉(zhuǎn)換器，這一數(shù)值將接近99%。”Braham Ferreira說到。從應(yīng)用方面看，采用寬帶隙材料制成的小型轉(zhuǎn)換器，通過其低功耗等特性，未來將廣泛地應(yīng)用于腦、筆記本電腦、電視和電動汽車等電源供應(yīng)市場。

三、路線圖重點關(guān)注四大領(lǐng)域，“該路線圖從戰(zhàn)略角度審視了寬帶隙的長期前景、未來、趨勢，以及潛在的可能性。”針對路線圖，ITRW指導委員會主席、IEEE研究員Braham Ferreira談到，其目的是加速寬帶隙技術(shù)的研發(fā)，以更好發(fā)揮這項新技術(shù)的潛力。

據(jù)了解，路線圖委員會由世界各地的材料學專家、工程師、設(shè)備專家、政策制定者，以及工業(yè)和學術(shù)界等領(lǐng)域代表組成。他們重點關(guān)注四個領(lǐng)域，分別為基板和設(shè)備、模塊和封裝、GaN系統(tǒng)和應(yīng)用、SiC系統(tǒng)和應(yīng)用。針對路線圖的制定，Braham Ferreira表示，由于他們不能直接對半導體設(shè)備的生產(chǎn)和開發(fā)下達行業(yè)指令，因此只能通過共識和協(xié)議來確定潛在的新應(yīng)用領(lǐng)域，并為行業(yè)的長期研發(fā)和投資指明了方向。

路線圖摘要列出了采用WBG技術(shù)最有可能受益的市場，包括光伏轉(zhuǎn)換器、混合動力和純電動汽車傳動系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)中心。從時間角度看，路線圖制定了5年短期、5至15年中期和長期三個階段的商業(yè)化框架。其中，短期主要提出了現(xiàn)有產(chǎn)品和設(shè)備的指標、中期則依據(jù)具體技術(shù)的商業(yè)花路徑、長期趨勢則突出了其他新領(lǐng)域的研究方向。
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