In 2020, when most fast charging source manufacturers are still exploring the 65W gallium nitride fast charging market,Baseus a été le pionnier du premier chargeur rapide de 120 W au nitrure de gallium et au carbure de silicium du secteur.. It was this product that turned "silicon carbide fast charging" from an idea into a reality for the first time, opening the door to the commercial use of silicon carbide in the field of fast charging.

Par la suite,MOMAX,REMAXD'autres fabricants ont emboîté le pas et ont lancé une variété de sources de charge rapide haute puissance de 100 watts à base de carbure de silicium, ce qui a également permis à un nombre croissant d'acteurs du secteur et de consommateurs de mieux comprendre le carbure de silicium.

1. Official announcement: Silicon carbide is included in the 14th Five-Year Plan

Le 13 mars 2021, Xinhuanet a publié le « Quatorzième plan quinquennal pour le développement économique et social national de la République populaire de Chine et les grandes lignes des objectifs à long terme pour 2035 ». Dans le domaine des « circuits intégrés », le carbure de silicium,nitrure de galliumIl est nécessaire de développer des semi-conducteurs à large bande interdite.

Silicon carbide and gallium nitride are both third-generation semiconductor wide-bandgap semiconductor materials. The fact that they can be nominated in the "14th Five-Year Plan" shows that their importance has risen to the national level. I believe that with the help of the country, the country will quickly form an environment suitable for the development of third-generation semiconductors, and the prospects are worth looking forward to.

2. Avantages du carbure de silicium pour la charge rapide

Le carbure de silicium (SiC) est un composé de carbone et de silicium. La fabrication de monocristaux de carbure de silicium repose actuellement sur le procédé de transport physique en phase vapeur (PVT). À des températures élevées, supérieures à 2000 °C, les poudres de carbone et de silicium sont décomposées en atomes, qui sont ensuite déposés sur un germe cristallin de carbure de silicium grâce à un contrôle précis de la température, formant ainsi des cristaux de carbure de silicium.

Matériau semi-conducteur de troisième génération, le carbure de silicium (SiC) présente une rigidité diélectrique supérieure, une vitesse de dérive des électrons à saturation plus rapide et une conductivité thermique plus élevée que le silicium (Si). Par conséquent, lorsqu'ils sont utilisés dans des dispositifs semi-conducteurs, les composants en carbure de silicium offrent des caractéristiques telles qu'une tension de tenue élevée, une commutation rapide, une faible résistance à l'état passant et un rendement élevé, contribuant ainsi à réduire la consommation d'énergie et la taille des systèmes.

Le carbure de silicium trouve de nombreuses applications dans les véhicules électriques, les onduleurs, le transport ferroviaire, l'énergie solaire, l'énergie éolienne, les alimentations grand public et d'autres domaines. Ces dernières années, avec la démocratisation de la technologie de charge rapide USB PD et la maturité de la technologie au nitrure de gallium, le marché des sources de charge rapide haute puissance a progressivement émergé. Les diodes en carbure de silicium ont également fait leur apparition sur le marché des alimentations grand public et sont désormais intégrées à diverses chaînes d'alimentation pour la charge rapide haute puissance (plusieurs centaines de watts), contribuant ainsi à améliorer l'efficacité et la compacité des sources de charge rapide.

Charging Head Network a appris que parmi les produits de charge rapide haute puissance,Les diodes en carbure de silicium sont principalement utilisées pour le redressement boost de l'étage PFC.; Paired with gallium nitride power devices, the operating frequency of the PFC level can be increased from less than 100KHz in traditional fast charging to 300KHz, thereby reducing the volume of the boost inductor, achieving high power density design, and also greatly improving the efficiency of the power supply.

Dans les alimentations à découpage, l'utilisation de condensateurs de filtrage de grande capacité après redressement engendre une charge capacitive. Lors de la charge et de la décharge de ces condensateurs, de nombreuses harmoniques d'ordre élevé sont générées sur le réseau électrique, provoquant pollution et interférences. C'est pourquoi des circuits de correction du facteur de puissance (PFC) ont été intégrés aux alimentations à découpage. Celles d'une puissance supérieure à 75 W doivent impérativement être équipées de circuits PFC afin d'améliorer le facteur de puissance et de corriger les caractéristiques de la charge.

La correction du facteur de puissance (PFC) se divise en deux types : passive et active. La PFC passive utilise une inductance de forte valeur pour la compensation en série. Ses principaux inconvénients sont son encombrement important et son faible rendement. Grâce au développement rapide des semi-conducteurs ces dernières années, la PFC passive a été entièrement remplacée par la PFC active. Cette dernière utilise un contrôleur PFC, un transistor de commutation, une inductance et une diode pour former un circuit élévateur. Elle présente l'avantage d'une taille réduite, d'une large plage de tension d'entrée et d'une bonne compensation du facteur de puissance.

Therefore, silicon carbide has attracted more and more attention in the field of consumer power supplies, and has gradually become the core competitiveness of high-power fast charging products.

3. Les fournisseurs de carbure de silicium sur le marché de la recharge rapide

Charging Head Network learned through research that there are currently five suppliers of silicon carbide on the market that can be used in the field of high-power USB PD fast charging sources, namely Alpha Power Solutions, Global Power Tyco Tianrun, Maplesemi, SGKS Sen Guoke and PY Pingwei.

Les classements suivants ne sont présentés dans aucun ordre particulier et sont triés par ordre alphabétique de marque uniquement pour la commodité des lecteurs.

Solutions d'alimentation Alpha

Alpha Power Solutions (APS), fondée en 2017, a transféré son siège social de Hong Kong à Shanghai en 2019. Première entreprise chinoise à avoir développé avec succès une technologie de fabrication de plaquettes de carbure de silicium de 6 pouces, elle combine des procédés SiC clés propriétaires pour se concentrer sur la fabrication de dispositifs SiC haute puissance. À ce jour, la société a développé plus de 30 produits et détient plus de 30 brevets d'invention et d'application. Ses diodes SiC, parmi les plus performantes du marché, atteignent une tension maximale de 3 300 V et un courant maximal de 50 A.

Alpha Power Solutions est la première entreprise nationale à avoir réussi la production à titre expérimental de plaquettes de carbure de silicium de 6 pouces dans une fonderie de plaquettes de silicium ; la première entreprise nationale à avoir adopté la technologie d'amincissement dans la production de diodes en carbure de silicium ; la première entreprise nationale à posséder sa propre architecture JBS brevetée (Buffer JBS) ; et le premier fournisseur national de dispositifs en carbure de silicium à être au même niveau que les fabricants internationaux en termes de performance et de qualité des produits.

Selon les rapports,Chuangneng Power lance la diode en carbure de silicium ACD06PS065G., can be used in solar inverters, AC/DC converters, DC/DC converters and uninterruptible power supplies, etc. It is worth mentioning thatL'appareil a également participé au développement de la première charge rapide du secteur combinant carbure de silicium et nitrure de gallium., permettant ainsi la commercialisation officielle du carbure de silicium dans le domaine des alimentations électriques grand public.

Tyco Tianrun Semiconductor Technology (Beijing) Co., Ltd. is one of the advocates of the industrialization of silicon carbide (SiC) power devices in China. Tyco Tianrun is committed to the development of China's semiconductor power device manufacturing industry and provides high-quality semiconductor power device products and professional services to global power device consumers.

Tyco Tianrun owns a complete semiconductor process wafer factory in Beijing.Et a construit une ligne de production de puces de puissance en carbure de silicium de 6 pouces à Liuyang, dans le Hunan., which can realize the manufacturing process of semiconductor power devices on 4/6-inch SiC wafers. As a domestic silicon carbide R&D, production and platform service company, Tyco Tianrun's product line involves basic core technology products, silicon carbide molding products and multiple sets of industry solutions.

At present, Tyco Tianrun's silicon carbide device series of 650V/2A-100A, 1200V/2A-50A, 1700V/5A-50A, 3300V/0.6A-50A and other products have been put into mass production.And launched two silicon carbide diodes dedicated to fast charging PFC circuitsLa qualité du produit est tout à fait comparable au niveau avancé de l'industrie internationale.

Tyco Tianrun is promoting SiC power devices to more and wider application fields through joint exploration and development with industry peers, scientific research institutes, and domestic and foreign experts.

Fondée en 2014, Mepson Semiconductor est une entreprise à chaîne industrielle complète intégrant la R&D, la conception, la production, la vente et le service après-vente. Entreprise nationale de haute technologie, elle se spécialise dans les transistors MOS de puissance, les transistors MOS moyenne et basse tension, les transistors MOS à superjonction, les transistors MOS en carbure de silicium, les diodes en carbure de silicium et d'autres gammes de produits.

Mepsen Semiconductor focuses on the design, development, testing and sales of power device products based on advanced Planar VDMOS, Trench MOS, SJMOS, SiC SBD, SiC MOS and other process structures. Taking consumer electronics, industrial fields, new energy fields, etc. as market targets, we are committed to becoming a world-class power component company.

Il est bien compris queMepson lance des diodes en carbure de silicium pour les circuits PFC, with a voltage resistance of 650V and a temperature resistance of 175 degrees, it has now entered theMOMAXetREMAXLa chaîne d'approvisionnement de deux marques d'accessoires de renom a été unanimement saluée par les clients pour sa performance.

SGKS Sen Guoké

Shenzhen Senguoke Technology Co., Ltd., fondée en novembre 2013, est une société de conception de semi-conducteurs sans usine. Son siège social est situé dans le parc écologique scientifique et technologique du district de Nanshan à Shenzhen, et elle possède des centres de R&D et d'exploitation à Shenzhen et Chengdu.

Since its establishment, Senguoke has launched Vision-ADAS (Advanced Assisted Driving), AI recorders, and power supply series chips, which have been widely used in the automotive and consumer electronics industries. In 2018, the company began to invest in the development of motor drive chips and SiC power devices. In 2020, the products have begun to make their mark on the market.

Senguoke fournit des solutions complètes de puces et de systèmes sur des marchés tels que les enregistreurs 4G, les systèmes ADAS et les sonnettes intelligentes à œil de chat, offrant ainsi à ses clients des services à guichet unique et créant davantage d'opportunités pour ses partenaires en amont et en aval.

PY Pingwei

Chongqing Pingwei Industrial Co., Ltd. est une entreprise spécialisée dans la conception, le conditionnement et le test de semi-conducteurs de puissance, ainsi que dans les services d'application et de tests de fiabilité. Forte de son expertise en semi-conducteurs de puissance, l'entreprise a mis en place des plateformes de développement, de fabrication et de test pour des marchés tels que les terminaux intelligents, le contrôle industriel, l'Internet des objets, les véhicules à énergies nouvelles, la 5G, l'électroménager, l'Internet par satellite, l'électronique de sécurité et l'éclairage écologique. Elle propose des dispositifs, modules et autres produits et solutions système de puissance haute fiabilité pour les moyennes, basses et hautes tensions.

Pingwei est située dans le parc industriel de Liangping, à Chongqing, et se spécialise dans la production de divers dispositifs semi-conducteurs, notamment des diodes redresseuses, des diodes à récupération rapide, des diodes TVS, des diodes Zener, des diodes Schottky, des ponts redresseurs, des MOSFET, des IGBT, des redresseurs synchrones, des dispositifs SiC et GaN, etc. Elle couvre une superficie de 240 000 mètres carrés, possède un capital social de 350 millions de yuans et un investissement total de plus de 1.5 milliard de yuans.

L'entreprise dispose de 45 lignes de production d'emballage et de 6 lignes de production pilotes, et a construit un atelier de fabrication intelligent et autonome de semi-conducteurs discrets. Elle produit et vend annuellement 20 milliards de dispositifs semi-conducteurs de puissance divers. Elle est le plus grand fournisseur global de dispositifs semi-conducteurs de puissance pour alimentations électriques en Chine.

Application d'un circuit redresseur PFC pour la charge rapide PD haute puissance,Pingwei lance une diode en carbure de silicium PASC0665GG, with zero reverse recovery/zero forward recovery characteristics, efficient operation, extremely fast switching speed, and switching characteristics that are not affected by temperature.

4. Boîtier de charge rapide en carbure de silicium

With its unique properties, silicon carbide has begun to emerge as a high-power, high-density fast charging source and has been favored by many fast charging source companies. Charging Head Network learned from previous dismantlings that there are currentlyCharge rapide Baseus 120 W,MOMAX 100W charge rapide,ainsi queREMAX 100W fast chargeElle a été la première à introduire la technologie du carbure de silicium, permettant aux produits d'atteindre une densité de puissance plus élevée.

1,Baseus 2C1A 120W GaN charger

Le 25 février 2020, Baseus a lancé le premier chargeur au monde combinant nitrure de gallium et carbure de silicium (GaN + SiC), après une campagne de financement participatif réussie sur Kickstarter. Ce produit offre une puissance maximale de 120 W et dispose d'une configuration de sortie multiport 2C1A. Le nitrure de gallium (GaN) et le carbure de silicium (SiC) utilisés dans le chargeur Baseus Galio 120 W sont actuellement les matériaux semi-conducteurs électroniques les plus performants. Leurs caractéristiques à haute fréquence permettent une transmission de tension et de courant élevée, ce qui se traduit par un rendement accru, une réduction de la chaleur dégagée et une taille plus compacte.

Il est entendu que le chargeur Baseus Galio 120W utilise une diode en carbure de silicium d'Alpha Power dans le circuit redresseur PFC, modèle de produit : ACD06PS065G ; il est associé à un dispositif de puissance en nitrure de gallium nano et un contrôleur PFC ON Semiconductor effectue une correction active du facteur de puissance.

2,MOMAX 100W 2A2C gallium nitride fast charging charger

Le chargeur Momis 100W 2A2C au nitrure de gallium possède un boîtier carré et plat et est équipé de broches pliables. Grâce à la conception de ces broches, il est compatible avec d'autres spécifications, ce qui le rend portable et adapté à différentes régions. Ce chargeur prend en charge les protocoles de charge rapide QC, AFC, FCP, SCP, MTK PE+2.0, PD et PPS. Ses deux types d'interfaces permettent un branchement aveugle, simplifiant ainsi son utilisation. Compatible avec les puissances de charge de 100 W, 65 W + 30 W et Huawei 22.5 W, il offre une compatibilité étendue et une grande praticité. Ce produit est donc portable et facile à utiliser.

MOMAX's charger uses Mipurson MSD06065V1 silicon carbide diode, Innosec INN650D2 gallium nitride switch tube and NXP PFC controller for active power factor correction. It is understood that Mepsen MSD06065V1 is a 650V voltage-resistant silicon carbide Schottky diode in a TO252 package.

3,Chargeur rapide REMAX 100 W 2 A2 C au nitrure de gallium

REMAX 100W 2A2C gallium nitride charger adopts a white body shell with matte surface treatment, and the overall look is very simple. The charger is equipped with a total of 4 interfaces, 2A2C, and supports a variety of common fast charging protocols. The USB-C port and USB-A port have a single port maximum output of 100W and 30W respectively, and support multiple ports for simultaneous fast charging, which can meet the charging needs of laptops, mobile phones, tablets, mobile power supplies and other devices.

Charging Head Network a constaté, après démontage, que ce chargeur intègre un circuit d'amplification PFC et une architecture haute performance LLC+GaN. Le circuit d'amplification PFC utilise un contrôleur NXP et associe une diode Schottky en carbure de silicium Mipusen MSD04065G1 et un transistor Schottky en nitrure de gallium Innosec INN650D2 pour la rectification. La diode Mipusen MSD04065G1 est une diode Schottky en carbure de silicium, résistante à une tension de 650 V, en boîtier TO252.

Résumé du réseau de têtes de recharge

Among traditional PD fast charging sources, especially 100-watt high-power PD fast charging, efficiency has always been an urgent problem for power engineers to solve. In order to achieve product reliability, most chargers have to sacrifice volume and add large-area heat sinks. This also made the product very bulky and the user experience was not perfect; this situation was not alleviated until the third generation semiconductors were officially commercialized in the consumer power field.

Parmi les produits de charge rapide haute puissance de 100 watts, le carbure de silicium et le nitrure de gallium forment une combinaison optimale. Ils sont utilisés conjointement pour la correction du facteur de puissance (PFC) et le redressement en amont de l'alimentation. Comparés aux composants en silicium traditionnels, ils permettent non seulement d'améliorer l'efficacité et d'obtenir un profil de pôle optimal, mais aussi de tirer parti de leurs caractéristiques haute fréquence pour réduire le volume de l'inductance d'amplification, augmentant ainsi la densité de puissance globale du produit.

Avec l'augmentation constante du nombre d'appareils à forte puissance, la demande du marché pour des chargeurs rapides multiports compacts et puissants se renforce. D'une part, cela favorise l'évolution de l'architecture d'alimentation, passant des chargeurs QR classiques aux chargeurs multiports.PFC+LLC haute performanceOn the other hand, the transformation has also deepened the dependence of fast charging sources on third-generation semiconductors. Silicon carbide has broader application prospects in the field of consumer power supplies.

Composant essentiel des semi-conducteurs de troisième génération, le carbure de silicium est déjà produit par de nombreux fabricants. Cette fois-ci, l'intégration des semi-conducteurs de troisième génération au 14e plan quinquennal national représente une opportunité exceptionnelle pour le développement du carbure de silicium.

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