PCIM Europe 的電力電子創(chuàng)新

首先讓我提到電力電子設(shè)備是我的最愛！感謝您花時間在 PCIM 上向我展示您的產(chǎn)品和創(chuàng)新。真的很高興認(rèn)識大家！

PCIM 見證了許多公司與氮化鎵和碳化硅合作。用于電動汽車的半導(dǎo)體和能源革命——所有這一切都是一個快速發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。SiC 和 GaN 器件具有比 Si 高得多的臨界擊穿電壓，允許更薄的漂移層和更高的摻雜濃度。對于給定的芯片面積和額定電壓，這會降低導(dǎo)通電阻，從而通過降低功率損耗提供更高的效率。

讓我們看看我在這三天的活動中看到了什么。

碳化硅

Qorvo 擴(kuò)展了其 1，200-V 產(chǎn)品系列，并將其第 4 代 SiC FET 技術(shù)擴(kuò)展到更高電壓的應(yīng)用。新型 UF4C/SC 系列 1，200-V 第 4 代 SiC FET 非常適合 EV 車載充電器、工業(yè)電池充電器、工業(yè)電源、 DC/DC 太陽能逆變器、焊機(jī)、不間斷電源和感應(yīng)加熱應(yīng)用。UnitedSiC（現(xiàn)為 Qorvo）工程副總裁 Anup Bhalla 告訴 Power Electronics News，“在大流行期間，我們完成并開始發(fā)布我們的第 4 代技術(shù)，我們來到 PCIM 介紹我們的 1，200-V 第 4 代技術(shù)。 ”

關(guān)于未來，Bhalla 說：“盡管發(fā)生了大流行，但 SiC 在過去一兩年里確實(shí)起飛了。但業(yè)務(wù)增長如此之快的事實(shí)意味著，無論我們之前進(jìn)行什么技術(shù)開發(fā)，這將變得更加重要，并且可能會加快?！?/p>

PCIM Europe 2022 以一系列有趣的行業(yè)突破拉開帷幕，其中包括英飛凌最新的 SiC MOSFET 產(chǎn)品組合。為了提高每臺逆變器的額定功率并降低系統(tǒng)成本，開發(fā)人員越來越多地將 1，500V 直流鏈路集成到他們的應(yīng)用中。另一方面，基于 1，500 V DC 的系統(tǒng)存在重大設(shè)計問題，例如在高 DC 電壓下快速切換，需要多級拓?fù)?。結(jié)果，出現(xiàn)了具有大量零件的復(fù)雜設(shè)計。英飛凌科技股份公司擴(kuò)大了其 CoolSiC 產(chǎn)品組合，包括高壓解決方案，為下一代太陽能、電動汽車充電和儲能系統(tǒng)鋪平了道路。

Onsemi 在其展位上展示了 SiC 的制造過程，圖片如圖 1 所示。展位上擠滿了 Onsemi 最新技術(shù)的現(xiàn)場演示，展示了它如何在電動汽車、儲能領(lǐng)域開發(fā)市場領(lǐng)先的解決方案、智能電源等。令人興奮的演示包括與慕尼黑工業(yè)大學(xué)聯(lián)合開發(fā)的學(xué)生方程式賽車和電動滑板車。最新（第七代）1，200-V FS7 IGBT 與上一代相比正向偏置電壓降低了 20%，大大提高了電機(jī)控制應(yīng)用的效率和功率密度。

羅姆宣布了其歐洲和全球業(yè)務(wù)活動、戰(zhàn)略和 SiC 投資計劃。Rohm 的新電源創(chuàng)新之一是其第四代 SiC MOSFET：它在不犧牲短路耐用性的情況下實(shí)現(xiàn)了高達(dá) 50% 的開關(guān)損耗降低和 40% 的導(dǎo)通電阻降低。最重要的是，最新一代提供更靈活的柵極電壓范圍 （15–18 V） 并支持 0 V 關(guān)斷，從而可以使用具有單極電源的簡單柵極驅(qū)動電路。Rohm 憑借其 150-V GaN HEMT、GNE10xxTB 系列 （GNE1040TB） 進(jìn)入 GaN 市場，該系列可將柵極耐壓（額定柵極-源極電壓）提高到行業(yè)領(lǐng)先的 8 V — 非常適合用于電源電路工業(yè)設(shè)備，例如基站和數(shù)據(jù)中心，以及物聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備。

在 Wolfspeed 的展位上，SiC 是主要話題，紐約工廠的開業(yè)旨在擴(kuò)大 Wolfspeed 的制造能力，以滿足汽車和工業(yè)應(yīng)用對 SiC 器件日益增長的需求。Wolfspeed 電源產(chǎn)品高級總監(jiān) Guy Moxey 指出 200 毫米襯底對于 SiC 的下一次飛躍的重要性。200 毫米晶圓廠將有助于引領(lǐng)整個行業(yè)從硅基半導(dǎo)體到 SiC 基半導(dǎo)體的過渡。

此外，電動汽車充電和功率轉(zhuǎn)換技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者 Rhombus Energy Solutions 宣布，Wolfspeed 將為其 EV2flexTM 系列充電基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品提供 SiC MOSFET，這將為產(chǎn)品提供更高的效率、更高的功率密度和更快的充電時間。Rhombus 的 EV2flexTM 基礎(chǔ)設(shè)施包括一系列產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)快速、雙向充電和高效儲能。車輛到電網(wǎng)充電支持電網(wǎng)和汽車之間的電力流動，允許充電車輛在需要時成為電源，并最終增強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

Apex Microtechnology 繼續(xù)開發(fā)具有集成 SiC MOSFET 技術(shù)的器件系列，從而提高性能和功率密度。與硅相比，SiC 具有多項(xiàng)優(yōu)勢，例如其相對于溫度和電流水平的導(dǎo)通電阻較低。低 R DS（on）導(dǎo)致更好的電流對電壓性能和更低的開關(guān)損耗。盡管與硅相比，SiC 的成本更高，但其降低的熱負(fù)載、更簡單的冷卻和更高的可靠性彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)。

從這些考慮出發(fā)，Apex——一家為廣泛的工業(yè)、測試和測量、醫(yī)療、航空航天、半電容和軍事應(yīng)用提供功率模擬單片、混合和開放框架組件的供應(yīng)商——開發(fā)了利用這些特性的新產(chǎn)品碳化硅。這些產(chǎn)品包括集成柵極驅(qū)動器的半橋開關(guān)模塊 SA110 和集成柵極驅(qū)動器的三相功率開關(guān)模塊 SA310。這家總部位于亞利桑那州的公司最近發(fā)布了 SA111，這是一種基于 SiC 的大功率半橋模塊，可在緊湊的專有 PQ 封裝中提供高水平的功率密度。

氮化鎵

Efficient Power Conversion Corporation 繼續(xù)在 GaN 領(lǐng)域使用低壓、現(xiàn)成的 GaN 晶體管：EPC2071（1.7 mΩ 典型值，100 V）GaN FET。EPC2071 非常適合 BLDC 電機(jī)驅(qū)動，包括電動自行車、電動滑板車、機(jī)器人、無人機(jī)和電動工具。活動期間，EPC 展示了在激光雷達(dá)和電機(jī)控制方面的多項(xiàng)應(yīng)用。EPC 首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人 Alex Lidow 強(qiáng)調(diào)了激光雷達(dá)在汽車領(lǐng)域的重要性。

Wise-integration 利用臺積電 （TSMC） 提供的合格 650-V GaN/Si 可用技術(shù)，可以管理從器件規(guī)格到系統(tǒng)組裝的工業(yè)化流程?；?GaN 的產(chǎn)品在同一芯片上集成了具有智能功能的電源開關(guān)。功率晶體管為 650-V e 模式，而智能功能包括柵極控制和保護(hù)電路。為了更好地應(yīng)對電源市場，這家法國公司將其技術(shù)與由數(shù)字控制運(yùn)行的專利 AC/DC 系統(tǒng)架構(gòu)相結(jié)合。

Eggtronic 和 Navitas Semiconductor 之間的合作伙伴關(guān)系提供了一個平臺，用于開發(fā)具有行業(yè)領(lǐng)先功率密度的 35-W GaN 基零電壓開關(guān) （ZVS） 快速充電器。QuarEgg評估板將加速電源適配器的開發(fā)和實(shí)施。QuarEgg 是一種創(chuàng)新的專有 ZVS 電源架構(gòu)，旨在顯著提高 AC/DC 轉(zhuǎn)換器的效率并減小其尺寸。該架構(gòu)最大限度地提高了性能，最小化了外形尺寸，并提高了 AC/DC 電源方案在從移動設(shè)備和筆記本電腦的 USB-C Power Delivery 快速充電器和適配器到揚(yáng)聲器和智能家居助手的電源等應(yīng)用中的可靠性。

垂直GaN也正在進(jìn)入該行業(yè)。NexGen Power Systems 展示了由垂直 GaN 器件驅(qū)動的技術(shù)。從超緊湊的筆記本電腦電源適配器到更時尚、更智能的照明設(shè)計，從高能效的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心到續(xù)航里程更長的電動汽車，NexGen 聲稱能夠通過垂直技術(shù)改變電源方程。

Cambridge GaN Devices （CGD） 正在將其新的 650-V/750-V 功率晶體管器件推向市場。ICeGaN 技術(shù)由一個功率晶體管組成，該晶體管具有單片集成的智能接口，用于傳感/保護(hù)、易用性和增強(qiáng)的柵極可靠性。您將在下一個 PowerUP 播客中聽到 CEO Giorgia Longobardi 的聲音。

QPT 的業(yè)務(wù)發(fā)展顧問 Richard Ord 展示了用于電機(jī)控制的新模塊 qGaN 驅(qū)動器。一些電機(jī)驅(qū)動器的運(yùn)行電量低至 50%，國際能源署報告稱，可以經(jīng)濟(jì)高效地節(jié)省多達(dá) 25% 的來自電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的電力。QPT 的 qGaNDrive 模塊可以改變電機(jī)驅(qū)動器的性能，將損耗降低 80%。Ord 表示，qGaNDrive 是一種用于新型電機(jī)驅(qū)動的革命性新架構(gòu)。qGaNDrive 使用 QPT 的專利 qDrive、qSense、qADC 和 Zest 技術(shù)創(chuàng)建模塊化電機(jī)驅(qū)動器，OEM 可以輕松切換到現(xiàn)有設(shè)計。

根據(jù) Innoscience 總經(jīng)理 Denis Marcon 的說法，我們正在進(jìn)入 GaN 技術(shù)的新階段，需要提供大批量制造和供應(yīng)安全，以支持所有已經(jīng)出現(xiàn)的基于 GaN 的新應(yīng)用。此外，強(qiáng)烈需要大幅降低 GaN 的價格，以便人們可以從該技術(shù)中受益，而無需為此支付高額溢價。Innoscience 正在通過成為完全專注于 GaN 技術(shù)的最大集成器件制造商來滿足這些需求。

IVWorks 重點(diǎn)介紹了其基于深度學(xué)習(xí)的人工智能外延技術(shù)，用于制造 GaN 外延片，這是直流功率器件和 5G 通信設(shè)備的關(guān)鍵材料。外延GaN晶圓具有高效率和高功率輸出的特點(diǎn)，是用于功率和射頻（RF）器件的基礎(chǔ)材料。它用于IT產(chǎn)品中的快速充電器、電動汽車中的電源轉(zhuǎn)換器、5G 基站和國防雷達(dá)。IVWorks 使用自有的高效環(huán)保外延系統(tǒng)技術(shù)和基于人工智能的生產(chǎn)平臺，生產(chǎn)用于功率器件的 6 至 8 英寸 GaN-Si 外延片和用于射頻器件的 4 至 6 英寸 GaN-SiC 外延片。

GaN Systems 宣布推出 Phihong 的 280-W GaN 充電器，這是業(yè)界最高功率密度的游戲筆記本電腦電源。飛鴻的 280-W GaN 游戲電源以 160 × 69 × 25-mm 的超緊湊外殼尺寸和 700-g 的輕量化設(shè)計突出了行業(yè)領(lǐng)先的性能水平。這款充電器比傳統(tǒng)的 280-W 游戲充電器小 50%，輕 30%。GaN Systems 的首席執(zhí)行官 Jim Witham 表示，有了 GaN，“磚”電源的時代已經(jīng)一去不復(fù)返了。

英飛凌奧地利技術(shù)公司系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的首席首席工程師 Matthias Kasper 重點(diǎn)介紹了下一代 240-W USB-C 充電的硬件演示器。該拓?fù)涫墙诲e式圖騰柱和 DCX 和 ZVS 降壓轉(zhuǎn)換器，初級和次級分別具有 600-V CoolGaN 和 100-V CoolGaN。通過外部連接，可以使用先進(jìn)的調(diào)制方法進(jìn)行數(shù)字控制。

Transphorm 應(yīng)用和業(yè)務(wù)開發(fā)技術(shù)營銷高級副總裁 Philip Zuk 強(qiáng)調(diào)了 GaN 和 SiC 的下一個挑戰(zhàn)，特別是 Transphorm 的下一個市場，其產(chǎn)品組合包括 JEDEC 中的 650-V 和 900-V 器件，以及AEC-Q101表格和各種包裝。該產(chǎn)品組合的技術(shù)優(yōu)勢很大程度上是由公司的垂直整合驅(qū)動的。這種操作模式在 GaN 半導(dǎo)體行業(yè)中并不常見，它允許 Transphorm 控制其器件的設(shè)計、外延片（起始材料）和制造工藝。

和更多…

MinDCet 從一開始就專注于高壓和大功率 ASIC 設(shè)計。多年來，MinDCet 在高壓 IC 測試的開發(fā)、提供測試和測量系統(tǒng)以及最終生產(chǎn)測試服務(wù)方面進(jìn)行了大量投資。在 PCIM 上，MinDCet 推出了使用 MOSFET 和 GaN 的電機(jī)驅(qū)動器，以及使用 SiC 的基于模擬的 D 類音頻放大器和太陽能逆變器。他們的第一個標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品是 MDC901，它是一個 200V GaN 柵極驅(qū)動器，帶有一個半橋評估套件。

Empower Semiconductors 銷售和營銷高級副總裁 Steve Shultis 指出了電力電子技術(shù)的進(jìn)步及其集成穩(wěn)壓器，以及傳統(tǒng)電容器的創(chuàng)新硅基替代品，以及 Empower E-CAP，一種可配置的硅基替代多層陶瓷電容器 （MLCC）。E-CAP 器件的電容密度是領(lǐng)先 MLCC 的 5 倍以上，具有改進(jìn)的等效串聯(lián)電感和等效串聯(lián)電阻特性，可顯著降低寄生效應(yīng)。

Shultis 說：“GaN 和 SiC 技術(shù)有很多代表性；我看到了相當(dāng)多的創(chuàng)新?？吹秸鎸?shí)的交通也很好，看到人們出去探索也很好。新技術(shù)代表。到目前為止，了解電力行業(yè)的總體情況對我來說是一次很好的經(jīng)歷?！?/p>

Nexperia 推出了用于汽車安全氣囊應(yīng)用的新應(yīng)用專用 MOSFET （ASFET） 產(chǎn)品組合，其中以 LFPAK33 封裝的 BUK9M20-60EL 單 N 通道 60V、13mΩ 邏輯電平 MOSFET 為首。該 ASFET 產(chǎn)品組合結(jié)合了最新的硅溝槽技術(shù)和 LFPAK 封裝，使其能夠滿足最新的可靠性標(biāo)準(zhǔn)。與此同時，Nexperia 宣布推出 14 款用于電源應(yīng)用的整流器，采用其新的 CFP2-HP（Clip-Bonded FlatPower）封裝。提供標(biāo)準(zhǔn)和 AEC-Q101 版本，包括 45-V、60-V 和 100-V 溝槽肖特基整流器（具有 1-A 和 2-A 選項(xiàng)），包括 PMEG100T20ELXD-Q、100-V、2 -溝槽肖特基勢壘整流器。

Power Integrations 宣布推出適用于英飛凌 EconoDUAL 模塊的 SCALETM EV 系列柵極驅(qū)動器板。該驅(qū)動器適用于原始、克隆和新的 SiC 變體，針對 EV、混合動力和燃料電池車輛（包括公共汽車和卡車以及建筑、采礦和農(nóng)業(yè)設(shè)備）的大功率汽車和牽引逆變器。新電路板通過了汽車認(rèn)證和 ASIL B 認(rèn)證，可實(shí)現(xiàn) ASIL C 牽引逆變器設(shè)計。第一個發(fā)布的 SCALE EV 系列成員是 2SP0215F2Q0C，專為 EconoDUAL 900-A 1，200-V IGBT 半橋模塊而設(shè)計。

Power Integrations 汽車業(yè)務(wù)開發(fā)總監(jiān) Peter Vaughan 指出，柵極驅(qū)動器設(shè)計對于電動汽車的性能和可靠性都至關(guān)重要?！斑@款新產(chǎn)品已經(jīng)完成了開發(fā)、測試和資格認(rèn)證以及 ASIL 認(rèn)證，大大減少了開發(fā)時間和成本，”他說。

Danisense 推出了全新的 DT 系列超穩(wěn)定、高精度（ppm 級）磁通門電流傳感器，采用閉環(huán)補(bǔ)償技術(shù)，可測量高達(dá) 200 Arms 的隔離直流和交流電流。與上一代產(chǎn)品相比，這些器件尺寸更小，體積減少 60%，具有高達(dá) 2 MHz 的大頻率帶寬和 50 A 至 200 A 的初級電流。

國巨集團(tuán) EMEA 配電開發(fā)現(xiàn)場應(yīng)用工程師 Oliver Steidl 重點(diǎn)介紹了汽車和能源市場的主要產(chǎn)品，特別是用于高密度封裝的陶瓷技術(shù)表面貼裝電容器以及高效和高密度設(shè)計解決方案電源應(yīng)用。這些電容器非常適用于以高效率和空間為主要考慮因素的功率轉(zhuǎn)換器、逆變器、緩沖器和諧振器。專為惡劣環(huán)境設(shè)計的薄膜電容器符合 AEC-Q200 標(biāo)準(zhǔn)，符合 RoHS 標(biāo)準(zhǔn)，工作溫度范圍為 –40?C 至 110?C。

意法半導(dǎo)體技術(shù)營銷經(jīng)理和功率 MOSFET 專家 Antonino Gaito 強(qiáng)調(diào)了 MDmesh M9 功率半導(dǎo)體，這是促進(jìn)綠色經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵超級結(jié) MOSFET 技術(shù)。STMicroelectronics 推出了其 MDmesh M9 和 DM9 MOSFET 系列的首批成員。這些器件是 N 溝道超結(jié)多漏極硅功率 MOSFET。該公司的目標(biāo)是用于各種系統(tǒng)的開關(guān)模式電源設(shè)備，包括數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、5G 基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備和平板電視。首批推出的兩款芯片是 650-V STP65N045M9 和 600-V STP60N043DM9。STP65N045M9 和 STP60N043DM9 器件的最大 R DS（on）規(guī)格為 45 mΩ 和 43 mΩ。ST 聲稱低 R DS（on）規(guī)格最大限度地提高功率密度并實(shí)現(xiàn)緊湊尺寸的設(shè)計。這些器件還提供低柵極電荷 （Q G ），在 400V 漏極電壓下通常為 80nC。

在與 PCIM 并行舉行的 Sensor & Test 期間，我有機(jī)會參觀了 Analog Devices （ADI） 展館。ADI 展示了用于汽車電動助力轉(zhuǎn)向的全新集成式真正通電多圈定位解決方案。此外，非接觸式交流和直流電流感應(yīng)解決方案以鉗形表、母線和使用各向異性磁阻傳感器的 PCB 解決方案的形式呈現(xiàn)。該技術(shù)可準(zhǔn)確、輕松地檢測高達(dá) 500 A 的電流范圍。采用 ADI 的 MEMS 傳感器和以太網(wǎng)技術(shù) （10BASE-T1L） 的其他基于振動的狀態(tài)監(jiān)測解決方案包括具有納瓦功率的三軸加速度計，適用于電池供電的邊緣檢測應(yīng)用一直活躍在醫(yī)療保健、汽車和工業(yè)領(lǐng)域，以及一個完全集成的飛行時間模塊，用于在廣泛的應(yīng)用中具有 1-MP 分辨率的深度感測。