Source: This article comes from John Palmour, chief technical officer of Wolfspeed, Cree.

מערכות חשמל רבות עוברות מטכנולוגיית סיליקון (Si) לסיליקון קרביד (SiC). זהו השינוי הגדול ביותר שחוותה תעשיית מוליכים למחצה להספק מאז המעבר ממוליכים למחצה דו-קוטביים לטרנזיסטורים דו-קוטביים בעלי שער מבודד (IGBT) בשנות ה-1980. שינוי זה מתרחש בתקופה שבה רבות מהתעשיות המושפעות ממנו עוברות תקופה יוצאת דופן של שינוי גורף. מתעשיית הרכב ועד אנרגיה סולארית, היתרונות של סיליקון קרביד (SiC) הפכו לבלתי אפשריים להתעלמות. בעודם עוברים שינוי משמעותי, כל השחקנים העיקריים פועלים לשילוב נוסף של סיליקון קרביד (SiC) בטכנולוגיות שלהם.

תעשיית הרכב היא דוגמה מצוינת לתעשייה מודרנית שעוברת שינויים חסרי תקדים. במהלך העשור הקרוב, תעשיית הרכב תעבור ממנועי בעירה פנימית לחשמול. המרת סיליקון (Si) לסיליקון קרביד (SiC) ממלאת תפקיד משמעותי בהפיכת כלי רכב חשמליים ליעילים יותר על מנת לעמוד בדרישות הצרכנים, תוך עמידה בתקנות ממשלתיות המטפלות בהשפעות שינויי האקלים. פתרונות סיליקון קרביד (SiC) מסייעים לקחת כלי רכב חשמליים "לשלב הבא", משפרים יישומים כגון תשתית טעינה מהירה, ממירים וספקי כוח, ומאפשרים התקדמות ביישומים כגון טלקומוניקציה, צבא וחלל.

איור 1. עובדי קרי במעבדה

הזדמנויות לרכב חשמלי

יצרניות רכב, כולל טסלה, פורד ופולקסווגן, הכריזו על תוכניות להשקיע יותר מ-300 מיליארד דולר בכלי רכב חשמליים בעשור הקרוב, ככל שהביקוש הצרכני ממשיך לגדול והתקנות הממשלתיות מחמירות. אנליסטים צופים שכלי רכב חשמליים המופעלים על ידי סוללות (BEV) יהוו 15% מצי הרכב עד שנת 2030. כתוצאה מכך, שוק רכיבי סיליקון קרביד (SiC) לרכבים חשמליים יצמח באופן אקספוננציאלי בשנים הקרובות.

עם דגש כה רב על חשמול, יצרנים כבר לא יכולים להתעלם מיתרונות הסיליקון קרביד (SiC). סיליקון קרביד (SiC) מגדיל את טווח הטעינה של הסוללה, משפר את ביצועיה ומקצר את זמני הטעינה בהשוואה לטכנולוגיית הסיליקון (Si) המשמשת בכלי רכב חשמליים קונבנציונליים. כתוצאה מכך, ספקים רבים הכריזו על יוזמות של כלי רכב חשמליים עם Cree. לדוגמה, Delphi Technologies מפתחת מערכות ממיר יעילות, קטנות וקלות יותר באמצעות מוליכים למחצה מסיליקון קרביד (SiC), בעוד ש-ZF Group מפתחת מערכות הנעה חשמליות לחלוטין. ABB Group מפתחת ומספקת מערכות כוח שונות המבוססות על סיליקון קרביד (SiC).

שיפור יעילות

לסיליקון קרביד (SiC) יש הפסדי מיתוג נמוכים בהרבה מאשר IGBTs מבוססי סיליקון (Si). בנוסף, להתקני סיליקון קרביד אין מתח מובנה והפסדי ההולכה שלהם נמוכים משמעותית. כתוצאה מכך, לסיליקון קרביד (SiC) יש צפיפות הספק גבוהה יותר, הוא קל יותר ופועל בתדרים גבוהים יותר. במבחן רכב שנערך לאחרונה, טכנולוגיית הסיליקון קרביד (SiC) של Cree הפחיתה את הפסדי הממיר בכ-78% בהשוואה לסיליקון (Si).

בעולם הרכב, שיפורי יעילות אלה יכולים לשמש בפתרונות מערכת הנעה, ממירי כוח ומטענים מובנים ומחוץ לרכב. סיליקון קרביד (SiC) יכול להגדיל את היעילות הכוללת של כלי רכב חשמליים ב-5% עד 10% בהשוואה לפתרונות מסורתיים מבוססי סיליקון (Si). יצרנים יכולים להשתמש בכך כדי להגדיל את טווח הנסיעה או להפחית את הצורך בסוללות מגושמות ויקרות. בנוסף, סיליקון קרביד (SiC) מפחית את דרישות הקירור, חוסך מקום וקל יותר מפתרונות מבוססי סיליקון (Si). סיליקון קרביד (SiC) מפעיל גם מטענים מהירים, שכיום מגדילים את הטווח ב-75 מייל תוך 5 דקות בלבד.

הירידה המתמשכת בעלות פתרונות סיליקון קרביד (SiC) הובילה לעלייה נוספת באימוץ. בהתבסס על כלי רכב כדוגמה, אנו מעריכים כי רכיבי סיליקון קרביד (SiC) המשמשים ברכב חשמלי שווים כ-250 עד 500 דולר (בהתאם לדרישות ההספק). החיסכון הכולל ליצרני רכב בעלות הסוללה, גודל ומשקל הסוללה והממיר, ודרישות הקירור יכול להגיע עד 2,000 דולר לרכב חשמלי. בעוד שקיימים גורמים רבים אחרים המניעים את המעבר מסיליקון (Si) לסיליקון קרביד (SiC), נקודה זו היא מפתח.

מחוץ לתעשיית הרכב

הביקוש מתעשיית הרכב מהווה כמחצית מהזדמנויות הפיתוח של סיליקון קרביד (SiC) של קרי, בשווי 9 מיליארד דולר, בעוד שתשתיות סולאריות, תעופה וחלל, ותשתיות תקשורת הן גורמים עיקריים נוספים המניעים את הביקוש. על פי הערכות אחרונות של Canaccord Genuity, הביקוש לסיליקון קרביד (SiC) יעלה על 20 מיליארד דולר עד 2030.

图2. Cree 650V MOSFET

התקני כוח מסיליקון קרביד (SiC) מסייעים גם לחברות תעשייה ואנרגיה למקסם את ניצול החשמל והמקום. סיליקון קרביד (SiC) מעניק לספקי כוח תעשייתיים בתדר גבוה ולספקי כוח רציף יעילות גבוהה יותר, צפיפות הספק גבוהה יותר ומשקל קל יותר, והיתרונות של סיליקון קרביד (SiC) עולים בהרבה על עלותו עצמה. בתחומים אלה, יעילות גבוהה יותר פירושה רווחים גבוהים יותר.

בתחום האלקטרוניקה של הספק, סיליקון קרביד (SiC) יעיל בהרבה מסיליקון (Si) ובעל צפיפות הספק גדולה פי שלושה, מה שהופך מערכות מתח גבוה לקלות יותר, קטנות יותר, יעילות יותר וחסכוניות יותר. ביצועים מעולים אלה הגיעו לנקודת שבירה ויצרנים אינם יכולים עוד לעצום עין אם הם רוצים להישאר תחרותיים בשוק הנוכחי.

עתידם של מוליכים למחצה

בעבר, העלות הייתה מכשול עיקרי לאימוץ סיליקון קרביד (SiC). אך ככל שהתפוקה והניסיון ממשיכים לעלות, עלויותיו ממשיכות לרדת. כתוצאה מכך, גם הייצור שלו הפך ליעיל ומעודן יותר. יתרה מכך, לקוחות מבינים שהערך האמיתי של סיליקון קרביד (SiC) טמון ברמת המערכת ולא בהשוואות ברמת המכשיר. כדי לענות על הצרכים של תעשיות שונות, ייצור סיליקון קרביד (SiC) ישתפר עוד יותר, הייצור ימשיך לגדול ומחירו ימשיך לרדת. בהתבסס על קרי, קרי ביצעה השקעות בקנה מידה גדול כדי לענות על צרכים אלה, כולל בניית מפעל במדינת ניו יורק המשתמש בטכנולוגיה מתקדמת ועומד בתקני ייצור לרכב, מה שיגדיל את כושר הייצור ליותר מפי 30 מזו של 2017.

המעבר מסיליקון (Si) לסיליקון קרביד (SiC) כבר אינו שאלה של האם ומתי זה יקרה, אנחנו כבר שם. זה מרגש להיות מעורב באופן מלא בשינויים העצומים בתעשיות רבות. עתיד התעשיות הללו בהחלט אינו סטטי, ואנו בהחלט נמשיך לראות שינויים חסרי תקדים. ואותם יצרנים שיוכלו להסתגל במהירות לשינויים אלה יקצרו תוצאות פוריות.

הערה: מאמר זה נלקח מהאינטרנט ותומך בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציינו את המקור המקורי ואת המחבר בעת הדפסה חוזרת. במקרה של הפרה כלשהי, אנא צרו עמנו קשר כדי למחוק אותה.

מספר טלפון של החברה: 86-0755-83044319+
פקס/פקס: 86-0755-83975897+
דוא"ל: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 מנהל לי

QQ: 332496225 מנהל Qiu

כתובת: חדר 809, בניין C, בניין הטכנולוגיה ז'אנטאו, שדרת מינגז'י מס' 1079, רובע לונגהואה החדש, שנזן