半导体的应用越来越广泛,随著许多领域陆续电气化,尤其5G、云端运算、物联网、电动车等趋势,而为了提升效率与扩大应用规模,耐高电压、更低导通电阻与更快切换速度的宽能隙半导体氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)迅速掘起,Infineon长期投入功率元件的开发,自然在当红的第三代半导体拥有完整布局。

 

高功率电源的应用以AC/DC为主,英飞凌电源与感测系统事业部大中华区协理陈志星表示,过去主流为800瓦,并演进到1600瓦,最近更提升至2000瓦以上。除了功率的提升之外,近年针对电源供应的设计还有许多要求,因此Infineon也特别重视,可降低BOM成本的高效率设计、高功率密度、保持产品高可靠性、缩短产品上市时程、在竞争中保持创新等。

 

 

英飞凌电源与感测系统事业部大中华区协理陈志星提到,SiC与GaN具备低切换与低导通损耗,可缩小电源体积,提高功率密度以及效率英飞凌的碳化硅二极体(Diodes)在2001年即推出,其后将该材料发展成MOSFET宽能隙半导体产品2017~2018年正式推出,CoolSiC(SiC MOSFET)和CoolGaN(GaN HEMT)提供高能源效率和密度以及耐热性能,陈志星提到,其SiC与GaN元件具备低切换损耗以及低导通损耗,可协助客户缩小电源体积,提高功率密度以及效率。

 

比较硅、氮化镓与碳化硅三种材质,陈志星认为,Si相对传统且成熟,最大的优势就是产品系列齐全,同时产品性价比也是最高的;而在效率与功率密度部分,GaN的表现相对突出;SiC则是在易用性与稳定性部分胜出。

 

在应用部分,陈志星说,硅功率元件因为发展时间较久,应用领域最广,从2.5V~1.7kV都涵盖;SiC则是专注在高压的应用,650V~3.3kV这个范围,如太阳能与电动车领域;GaN因为其频率可以提到很大,所以功率密度是最好的,应用范围在80~650V间,在效率部分,可以缩小产品尺寸,近年看到热门应用是手机快充,市场接受度很高。

 

过去几年半导体供需失衡造成的缺货时有所闻,所以Infineon对于功率元件的产能布局也相当重视,陈志星解释,包括Cree与日本昭和电工都签有正式的供货合约,另外也与其他15家材料供应商合作,确保供货的稳定性。