בשנת 2020, כאשר רוב יצרני מקורות הטעינה המהירים עדיין בוחנים את שוק הטעינה המהירה של גליום ניטריד בהספק של 65 וואט,Baseus הייתה חלוצה במטען הטעינה המהיר הראשון בתעשייה, המכיל גליום ניטריד + סיליקון קרביד בהספק של 120W.מוצר זה הוא שהפך לראשונה את "טעינה מהירה של סיליקון קרביד" מרעיון למציאות, ופתח את הדלת לשימוש מסחרי בסיליקון קרביד בתחום הטעינה המהירה.

לאחר מכן,MOMAX,REMAXיצרנים אחרים הלכו בעקבותיהם והשיקו מגוון מקורות טעינה מהירים בעלי הספק גבוה של 100 וואט המבוססים על סיליקון קרביד, מה שאפשר גם ליותר ויותר אנשי מקצוע בתעשייה וצרכנים להבין טוב יותר את סיליקון קרביד.

1. הודעה רשמית: סיליקון קרביד כלול בתוכנית החומש ה-14

ב-13 במרץ 2021, פרסם שינחואנט את "התוכנית הארבע עשרה לחמש שנים לפיתוח כלכלי וחברתי לאומי של הרפובליקה העממית של סין ואת מתווה המטרות ארוכות הטווח לשנת 2035". בתחום "מעגלים משולבים", סיליקון קרביד,גליום ניטרידיש לפתח מוליכים למחצה עם פערי פס רחבים.

סיליקון קרביד וגליום ניטריד הם שניהם חומרי מוליכים למחצה בעלי פער אנרגיה רחב מדור שלישי. העובדה שהם יכולים להיות מועמדים ב"תוכנית החומש ה-14" מראה שחשיבותם עלתה לרמה הלאומית. אני מאמין שבעזרת המדינה, המדינה תיצור במהירות סביבה מתאימה לפיתוח מוליכים למחצה מדור שלישי, והסיכויים שווים ציפייה.

2. יתרונות סיליקון קרביד לטעינה מהירה

סיליקון קרביד (SiC) הוא תרכובת של פחמן וסיליקון. חומר גבישי יחיד מסיליקון קרביד משתמש כיום בשיטת הובלת אדים פיזיקלית (PVT). בטמפרטורות גבוהות מעל 2000 מעלות צלזיוס, אבקת פחמן ואבקת סיליקון מתפרקות לאטומים באמצעות טמפרטורה גבוהה, ומשקעות על גביש הזרעים של סיליקון קרביד באמצעות בקרת טמפרטורה ליצירת גבישי סיליקון קרביד.

כחומר מוליך למחצה מדור שלישי, סיליקון קרביד (SiC) בעל חוזק פירוק דיאלקטרי גדול יותר, מהירות סחיפה מהירה יותר של אלקטרונים רוויים ומוליכות תרמית גבוהה יותר מאשר סיליקון (Si). לכן, כאשר משתמשים בו בהתקני מוליכים למחצה, להתקני סיליקון קרביד יש מאפיינים כגון מתח עמידות גבוה, מיתוג במהירות גבוהה, התנגדות נמוכה במצב הפעלה ויעילות גבוהה, המסייעים להפחית את צריכת האנרגיה ולהקטין את גודל המערכת.

סיליקון קרביד יכול להיות בשימוש נרחב בכלי רכב חשמליים, ממירים, תחבורה ציבורית, אנרגיה סולארית, אנרגיית רוח, ספקי כוח צרכניים ותחומים אחרים. בשנים האחרונות, עם הפופולריות של טכנולוגיית טעינה מהירה USB PD והבשלת טכנולוגיית גליום ניטריד, שוק מקורות הטעינה המהירה בעלי הספק גבוה צץ בהדרגה. דיודות סיליקון קרביד החלו לצוץ גם בשוק ספקי הכוח הצרכניים ונכנסו למגוון שרשראות אספקה ​​של טעינה מהירה בעלי הספק גבוה של מאות וואט, מה שעוזר למקורות טעינה מהירה להשיג יעילות גבוהה יותר וגודל קטן יותר.

רשת Charging Head נודעה כי בין מוצרי מקורות טעינה מהירים בעלי הספק גבוה,דיודות סיליקון קרביד משמשות בעיקר ליישור הגברת שלב PFCבשילוב עם התקני כוח גליום ניטריד, ניתן להגדיל את תדר הפעולה של רמת ה-PFC מפחות מ-100 קילו-הרץ בטעינה מהירה מסורתית ל-300 קילו-הרץ, ובכך להפחית את נפח משרן ה-boost, להשיג עיצוב צפיפות הספק גבוהה, וגם לשפר מאוד את יעילות ספק הכוח.

בספקי כוח ממותגים, עקב השימוש בקבלי סינון בעלי קיבולת גדולה לאחר יישור, נוצר עומס קיבולי. כאשר הקבל נטען ופרוק, נוצר מספר רב של הרמוניות מסדר גבוה ברשת החשמל, מה שגורם לזיהום והפרעות. אנשים החלו להכניס מעגלי PFC לספקי כוח ממותגים. ספקי כוח ממותגים בעלי הספק של יותר מ-75W נדרשים להוסיף מעגלי PFC כדי לשפר את גורם ההספק ולתקן את מאפייני העומס.

PFC מחולק לשני סוגים: פסיבי ואקטיבי. הסוג הפסיבי משתמש במשרן גדול לפיצוי טורי. חסרונותיו העיקריים הם גודל גדול ויעילות נמוכה. עם הפיתוח המהיר של התקני מוליכים למחצה בשנים האחרונות, PFC פסיבי הוחלף לחלוטין על ידי PFC אקטיבי. PFC אקטיבי משתמש בבקר PFC, צינור מיתוג, משרן ודיודה ליצירת מעגל בוסט. יש לו יתרונות של גודל קטן, טווח מתח כניסה רחב ואפקט פיצוי טוב של גורם הספק.

לכן, סיליקון קרביד משך יותר ויותר תשומת לב בתחום ספקי הכוח הצרכניים, והפך בהדרגה לתחרותיות המרכזית של מוצרי טעינה מהירה בעלי הספק גבוה.

3. ספקי סיליקון קרביד בשוק הטעינה המהירה

באמצעות מחקר, רשת Charging Head למדה כי כיום קיימים חמישה ספקים של סיליקון קרביד בשוק שניתן להשתמש בהם בתחום מקורות טעינה מהירים מסוג USB PD בעלי הספק גבוה, כלומר Alpha Power Solutions, Global Power Tyco Tianrun, Maplesemi, SGKS Sen Guoke ו-PY ​​Pingwei.

הדירוגים הבאים אינם בסדר מסוים והם ממוינים לפי סדר אלפביתי בלבד לפי מותג לנוחיות הקוראים.

פתרונות כוח אלפא

חברת Alpha Power Solutions (APS) נוסדה בשנת 2017 והעבירה את מטה החברה מהונג קונג לשנגחאי בשנת 2019. זוהי החברה המקומית הראשונה שפיתחה בהצלחה טכנולוגיית ייצור פרוסות סיליקון קרביד בגודל 6 אינץ'. היא משלבת תהליכי SiC מרכזיים קנייניים כדי להתמקד בייצור התקני SiC בעלי הספק גבוה. עד כה, החברה פיתחה יותר מ-30 מוצרים והייתה בבעלותה באופן עצמאי יותר מ-30 פטנטים על המצאות ויישומים. נכון לעכשיו, למוצרי דיודת SiC המובילים בתעשייה המיוצרים בייצור המוני יש מתח מרבי של 3300 וולט וזרם של עד 50 אמפר.

אלפא פאוור סולושנס היא החברה המקומית הראשונה שהצליחה לייצר בהצלחה פרוסות סיליקון קרביד בגודל 6 אינץ' בבית יציקה של פרוסות סיליקון; החברה המקומית הראשונה שאימצה את טכנולוגיית הדליל בייצור דיודות סיליקון קרביד; החברה המקומית הראשונה שהייתה לה ארכיטקטורת JBS פטנטית משלה (Buffer JBS); וספקית התקני סיליקון קרביד המקומית הראשונה שעומדת ברמה של יצרנים בינלאומיים מבחינת ביצועי מוצר ואיכות.

על פי דיווחים,דיודת סיליקון קרביד ACD06PS065G הושקה על ידי Chuangneng Power, ניתן להשתמש בו בממירי שמש, ממירי AC/DC, ממירי DC/DC וספקי כוח רציף וכו'. ראוי לציין כיהמכשיר גם השתתף בפיתוח המטען המהיר הראשון בתעשייה, המבוסס על סיליקון קרביד + גליום ניטריד., מה שמאפשר את מסחורו הרשמי של סיליקון קרביד בתחום ספקי הכוח לצרכנים.

חברת Tyco Tianrun Semiconductor Technology (Beijing) Co., Ltd. היא אחת התומכות בתיעוש התקני הספק מסיליקון קרביד (SiC) בסין. חברת Tyco Tianrun מחויבת לפיתוח תעשיית ייצור התקני הספק למחצה בסין ומספקת מוצרי הספק למחצה באיכות גבוהה ושירותים מקצועיים לצרכני התקני הספק ברחבי העולם.

חברת Tyco Tianrun מחזיקה במפעל ופלים לתהליך שלם של מוליכים למחצה בבייג'ינג.ובנתה קו ייצור של שבבי כוח מסיליקון קרביד בגודל 6 אינץ' בליויאנג, חונאן, שיכולה לממש את תהליך הייצור של התקני כוח מוליכים למחצה על פרוסות סיליקון קרביד בגודל 4/6 אינץ'. כחברת מחקר ופיתוח, ייצור ושירות פלטפורמה מקומית של סיליקון קרביד, קו המוצרים של Tyco Tianrun כולל מוצרי טכנולוגיית ליבה בסיסית, מוצרי יציקה של סיליקון קרביד ומערכות מרובות של פתרונות לתעשייה.

נכון לעכשיו, סדרת מכשירי הסיליקון קרביד של Tyco Tianrun של 650V/2A-100A, 1200V/2A-50A, 1700V/5A-50A, 3300V/0.6A-50A ומוצרים אחרים הוכנסו לייצור המוני.והשיקה שתי דיודות סיליקון קרביד ייעודיות לטעינה מהירה של מעגלי PFC, איכות המוצר דומה לחלוטין לרמה המתקדמת של התעשייה הבינלאומית.

Tyco Tianrun מקדמת התקני כוח SiC לתחומי יישומים רבים ורחבים יותר באמצעות חקירה ופיתוח משותפים עם עמיתים בתעשייה, מכוני מחקר מדעיים ומומחים מקומיים וזרים.

חברת Mepson Semiconductor, שנוסדה בשנת 2014, היא חברת שרשרת תעשייתית שלמה המשלבת מחקר ופיתוח, תכנון, ייצור, מכירות ושירות. זוהי חברת היי-טק לאומית העוסקת בעיקר ב-MOS להספק, MOS במתח בינוני ונמוך, MOS בצומת-על, MOS מסיליקון קרביד, דיודות סיליקון קרביד וסדרות מוצרים אחרות.

חברת Mepsen Semiconductor מתמקדת בתכנון, פיתוח, בדיקה ומכירה של מוצרי רכיבי הספק המבוססים על מבני תהליכים מתקדמים כמו Planar VDMOS, Trench MOS, SJMOS, SiC SBD, SiC MOS ומבני תהליכים אחרים. אנו נוקטים בתחומי האלקטרוניקה הצרכנית, תחומים תעשייתיים, תחומי אנרגיה חדשים וכו' כיעדי שוק, ומחויבים להפוך לחברת רכיבי הספק ברמה עולמית.

מובן שמפסון משיקה דיודות סיליקון קרביד עבור מעגלי PFC, עם התנגדות מתח של 650 וולט ועמידות טמפרטורה של 175 מעלות, הוא נכנס כעת לMOMAXוREMAXשרשרת האספקה ​​של שני מותגי אביזרים ידועים זכתה להכרה פה אחד על ידי הלקוחות על ביצועיה.

SGKS Sen Guoke

חברת Shenzhen Senguoke Technology Co., Ltd. נוסדה בנובמבר 2013 והיא חברת תכנון מוליכים למחצה ללא פשרות. מטה החברה ממוקם בפארק האקולוגי למדע וטכנולוגיה, מחוז ננשאן, שנזן, ויש לה מרכזי מחקר ופיתוח ותפעול בשנג'ן ובצ'נגדו.

מאז הקמתה, השיקה Senguoke את Vision-ADAS (נהיגה בסיוע מתקדם), מקליטי בינה מלאכותית ושבבי ספק כוח, אשר נמצאים בשימוש נרחב בתעשיות הרכב והאלקטרוניקה הצרכנית. בשנת 2018 החלה החברה להשקיע בפיתוח שבבי הנעה מנועים והתקני כוח SiC. בשנת 2020, המוצרים החלו להטביע את חותמם בשוק.

Senguoke מספקת פתרונות כוללים לשבבים ומערכות בשווקים כגון מקליטי 4G, ADAS ופעמוני דלת חכמים מסוג חתול-עין, ומספקת ללקוחות שירותים מקיפים ויוצרת הזדמנויות נוספות לשותפים במעלה ובמורד הזרם.

PY Pingwei

צ'ונגצ'ינג פינגווי תעשייתי בע"מ היא חברת מוצרי IDM של מוליכים למחצה להספק המשלבת שירותי תכנון, אריזה ובדיקה של שבבים, יישומים ואמינות. עם התקני מוליכים למחצה להספק כבסיס תעשייתי, החברה הקימה פלטפורמות פיתוח, ייצור ובדיקה של מוצרים עבור תחומי שוק כגון מסופים חכמים, בקרה תעשייתית, האינטרנט של הדברים, כלי רכב אנרגיה חדשים, תקשורת 5G, מכשירי חשמל ביתיים, אינטרנט לווייני, אלקטרוניקה ביטחונית, תאורה ירוקה וכו', ומספקת התקני הספק, מודולים ומוצרים ופתרונות מערכת אחרים בעלי אמינות גבוהה במתח בינוני-נמוך וגבוה.

חברת פינגווי ממוקמת בפארק התעשייה ליאנגפינג, צ'ונגצ'ינג, ומתמחה בייצור מגוון התקני מוליכים למחצה, כולל דיודות מיישר, דיודות התאוששות מהירה, TVS, דיודות זנר, שוטקי, גשרי מיישר, MOSFETs, IGBTs, התקני מיישר סינכרוניים, התקני SiC ו-GaN ועוד. היא משתרעת על שטח של 240,000 מ"ר, הון רשום של 350 מיליון יואן והשקעה כוללת של יותר מ-1.5 מיליארד יואן.

לחברה 45 קווי ייצור לאריזה ו-6 קווי ייצור פיילוט, והיא בנתה סדנה עצמאית לייצור חכמה של מוליכים למחצה מבוקרים. היא מייצרת ומוכרת 20 מיליארד התקני מוליכים למחצה שונים של כוח מדי שנה. זוהי הספקית המקיפה הגדולה ביותר של התקני מוליכים למחצה של כוח התומכים באספקת כוח בסין.

יישום מעגל מיישר PFC לטעינה מהירה PD בעלת הספק גבוה,פינגווי משיקה דיודת סיליקון קרביד PASC0665GG, עם מאפייני התאוששות לאחור/אפס התאוששות קדימה, פעולה יעילה, מהירות מיתוג מהירה במיוחד ומאפייני מיתוג שאינם מושפעים מטמפרטורה.

4. מארז טעינה מהירה מסיליקון קרביד

בזכות תכונותיו הייחודיות, סיליקון קרביד החל לצמוח כמקור טעינה מהירה בעל הספק גבוה וצפיפות גבוהה, והוא מועדף על ידי חברות רבות של מקורות טעינה מהירה. רשת Charging Head למדה מפירוקים קודמים שכיום ישנם...טעינה מהירה של Baseus 120W,טעינה מהירה של MOMAX 100W,בנוסף לטעינה מהירה של REMAX 100Wהיא הייתה הראשונה שהציגה את טכנולוגיית סיליקון קרביד, שאפשרה למוצרים להשיג צפיפות הספק גבוהה יותר.

1,מטען Baseus 2C1A 120W GaN

ב-25 בפברואר 2020, Baseus השיקה את מטען הגליום ניטריד + סיליקון קרביד (GaN + SiC) הראשון בעולם וזכתה בהצלחה במימון המונים דרך Kickstarter. למוצר זה הספק של עד 120W והוא מצויד גם בתצורת פלט מרובת יציאות 2C1A. גליום ניטריד (GaN) וסיליקון קרביד (SiC) המשמשים במטען Baseus Galio 120W הם כיום חומרי המוליכים למחצה האלקטרוניים המתקדמים ביותר. למאפייני התדר הגבוה שלהם יתרונות במתח גבוה ובהעברת זרם גדול, מה שאומר שניתן להשיג יעילות גבוהה יותר, ייצור חום נמוך יותר וגודל קטן יותר.

מובן כי מטען Baseus Galio 120W משתמש בדיודת סיליקון קרביד של Alpha Power במעגל מיישר PFC, דגם מוצר: ACD06PS065G; הוא משולב עם התקן כוח ננו-גליום ניטריד ובקר PFC של ON Semiconductor מבצע תיקון גורם הספק אקטיבי.

2,מטען טעינה מהירה MOMAX 100W 2A2C גליום ניטריד

מטען גליום ניטריד 100W 2A2C של Momis בעל גוף מרובע ושטוח והוא מצויד בפינים מתקפלים. עיצוב הפינים תומך גם בהרכבת פינים במפרטים אחרים, מה שהופך אותו לנייד ומתאים לאזורים שונים. המטען תומך בפרוטוקולי טעינה מהירה QC, AFC, FCP, SCP, MTK PE+2.0, PD ו-PPS, ושני סוגי הממשקים נועדו לתמוך בחיבור עיוור, כך שמשתמשים אינם צריכים לחפש במכוון ממשקי טעינה מהירה, מה שהופך אותו לקל לשימוש. הממשק תומך בטעינה מהירה של 100W, 65W+30W ו-Huawei 22.5W, הנתמכת באופן נרחב ופרקטית מאוד. המוצר כולו נייד וקל לשימוש.

המטען של MOMAX משתמש בדיודת סיליקון קרביד Mipurson MSD06065V1, צינור מתג גליום ניטריד Innosec INN650D2 ובקר PFC NXP לתיקון גורם הספק אקטיבי. מובן ש-Mepsen MSD06065V1 היא דיודת Schottky סיליקון קרביד עמידה למתח של 650V במארז TO252.

3,מטען טעינה מהירה של REMAX 100W 2A2C גליום ניטריד

מטען גליום ניטריד REMAX 100W 2A2C מאמץ גוף לבן עם טיפול פני שטח מט, והמראה הכללי פשוט מאוד. המטען מצויד ב-4 ממשקים בסך הכל, 2A2C, ותומך במגוון פרוטוקולי טעינה מהירה נפוצים. ליציאת USB-C וליציאת USB-A יש יציאה יחידה עם תפוקה מקסימלית של 100W ו-30W בהתאמה, והם תומכים במספר יציאות לטעינה מהירה בו זמנית, שיכולות לענות על צרכי הטעינה של מחשבים ניידים, טלפונים ניידים, טאבלטים, ספקי כוח ניידים ומכשירים אחרים.

חברת Charging Head Network למדה באמצעות פירוק שלמטען זה יש מעגל PFC מובנה והוא מאמץ ארכיטקטורת ביצועים גבוהים LLC+GaN. חלק ה-PFC להפעלה משתמש בבקר NXP, ובוחר דיודת סיליקון קרביד Mipurson MSD04065G1 וצינור מתג גליום ניטריד Innosec INN650D2 לצורך יישור. Mipusen MSD04065G1 היא דיודת Schottky מסיליקון קרביד עמידה למתח של 650V במארז TO252.

סיכום רשת ראשי טעינה

בין מקורות טעינה מהירה מסורתיים של PD, במיוחד טעינה מהירה של PD בהספק גבוה של 100 וואט, יעילות תמיד הייתה בעיה דחופה עבור מהנדסי חשמל לפתור. על מנת להשיג אמינות מוצר, רוב המטענים צריכים להקריב נפח ולהוסיף גופי קירור בעלי שטח גדול. זה גם הפך את המוצר למגושם מאוד וחוויית המשתמש לא הייתה מושלמת; מצב זה לא השתפר עד שהדור השלישי של מוליכים למחצה הושקה רשמית בתחום החשמל הצרכני.

מבין מוצרי טעינה מהירה בעלי הספק גבוה של 100 וואט, סיליקון קרביד וגליום ניטריד הם השותפים הטובים ביותר. הם משמשים יחד להגברת PFC ויישור בקצה הקדמי של ספק הכוח. בהשוואה להתקני סיליקון מסורתיים, לא רק שניתן לשפר את היעילות כדי להשיג את האפקט של צללית מוט, אלא שניתן להשתמש במאפייני התדר הגבוה שלהם כדי להפחית את נפח משרן ההגברה, ובכך לשפר את צפיפות ההספק הכוללת של המוצר.

ככל שמספר המכשירים בעלי הספק גבוה ממשיך לגדול, כך גם הביקוש בשוק לטעינה מהירה מרובת יציאות בגודל קטן ובעוצמה גבוהה הולך ומתחזק. מצד אחד, זה מקדם את ארכיטקטורת ההספק מטעינה מהירה קונבנציונלית לטעינה מהירה מרובת יציאות.PFC+LLC בעל ביצועים גבוהיםמצד שני, השינוי גם העמיק את התלות של מקורות טעינה מהירה במוליכים למחצה מהדור השלישי. לסיליקון קרביד יש אפשרויות יישום רחבות יותר בתחום ספקי הכוח לצרכן.

כענף חשוב של מוליכים למחצה מהדור השלישי, סיליקון קרביד כבר הוכנס לייצור על ידי יצרנים רבים בעבר. הפעם, המדינה כללה את מוליכים למחצה מהדור השלישי בתוכנית החומש ה-14, שהיא הזדמנות נדירה לפיתוח סיליקון קרביד.

הצהרת אחריות: מאמר זה משוכפל מתוך "Charging Head", התומך בהגנה על זכויות קניין רוחני. אנא ציין את המקור המקורי ואת מחבר ההדפסה המחודשת. אם ישנה הפרה כלשהי, אנא צור איתנו קשר כדי למחוק אותה.