Pada bulan Desember tahun lalu, Denso mengumumkan bahwa, sebagai bagian dari upayanya untuk mewujudkan masyarakat rendah karbon, model terbarunya meningkatkan modul daya yang dilengkapi dengan semikonduktor daya silikon karbida (SiC) berkualitas tinggi telah mulai diproduksi massal dan digunakan di On model baru Toyota Mirai diluncurkan pada 9 Desember 2020.

Dalam paparannya, DENSO menyatakan bahwa perusahaan mengembangkan teknologi REVOSIC yang bertujuan untuk menerapkan semikonduktor daya SiC (dioda dan transistor) pada aplikasi otomotif. Mereka menunjukkan bahwa silikon karbida adalah bahan semikonduktor dengan kinerja unggul dalam lingkungan suhu tinggi, frekuensi tinggi dan tekanan tinggi dibandingkan dengan silikon konvensional (Si). Oleh karena itu, penggunaan SiC pada perangkat penting untuk secara signifikan mengurangi kehilangan daya, ukuran dan berat sistem serta mempercepat elektrifikasi telah menarik banyak perhatian.

 

Pada tahun 2014, DENSO memperkenalkan transistor SiC untuk aplikasi non-otomotif dan mengkomersialkannya untuk produk audio. DENSO melanjutkan penelitiannya pada aplikasi di dalam kendaraan, dan pada tahun 2018 Toyota menggunakan dioda SiC di dalam kendaraan pada bus sel bahan bakar Sora miliknya.

 

Kini, DENSO telah mengembangkan transistor SiC otomotif baru, menandai pertama kalinya DENSO menggunakan SiC untuk dioda dan transistor otomotif. Transistor SiC yang baru dikembangkan ini memberikan keandalan dan kinerja tinggi di lingkungan otomotif, yang menghadirkan tantangan bagi semikonduktor, berkat struktur dan teknologi pemrosesan unik DENSO, yang menggunakan MOSFET trench gate. Modul daya boost baru yang dilengkapi dengan semikonduktor daya SiC (dioda, transistor) berukuran sekitar 30% lebih kecil volumenya dan sekitar 70% lebih kecil kehilangan dayanya dibandingkan produk konvensional yang dilengkapi dengan semikonduktor daya Si, sehingga berkontribusi pada miniaturisasi. Modul daya boost untuk meningkatkan efisiensi bahan bakar kendaraan.

 

DENSO mengatakan pihaknya akan terus berupaya melakukan penelitian dan pengembangan teknologi REVOSIC serta memperluas penerapannya pada kendaraan listrik, termasuk kendaraan listrik hybrid dan kendaraan listrik murni, sehingga dapat membantu membangun masyarakat rendah karbon.

 

Baru-baru ini, DENSO menyatakan dalam siaran persnya bahwa semikonduktor daya seperti otot tubuh manusia. Ia menggerakkan komponen seperti inverter dan motor (anggota badan) berdasarkan perintah dari ECU (otak). Semikonduktor daya yang umum digunakan dalam produk otomotif terbuat dari silikon (Si). Sebaliknya, silikon karbida memiliki kinerja unggul dalam lingkungan suhu tinggi, frekuensi tinggi, dan tegangan tinggi, membantu mengurangi kehilangan daya, ukuran, dan berat inverter secara signifikan. Oleh karena itu, perangkat SiC mendapat perhatian karena percepatan elektrifikasi kendaraannya.

 

Denso menunjukkan bahwa modul peningkatan daya yang menggunakan semikonduktor daya silikon karbida perusahaan berukuran sekitar 30% lebih kecil dan kehilangan daya 70% lebih sedikit dibandingkan produk konvensional yang menggunakan semikonduktor daya silikon. Hal ini memungkinkan produk yang lebih kecil dan meningkatkan efisiensi bahan bakar kendaraan.

 

Insinyur Denso juga mengatakan dibandingkan silikon, silikon karbida memiliki resistansi yang rendah sehingga arus lebih mudah mengalir. Karena karakteristik ini, prototipe perangkat SiC rusak karena lonjakan arus tinggi yang tiba-tiba. Untuk mencapai tujuan ini, kolaborasi multi-departemen Denso membahas cara memanfaatkan sepenuhnya kinerja SiC dengan kerugian rendah sekaligus mencegah kerusakan pada perangkat di pasar, dan memecahkan masalah tersebut dengan gagasan yang tidak dapat dihasilkan oleh departemen kami sendirian: menggunakan IC driver khusus untuk memutus arus dengan kecepatan tinggi.

 

Paten silikon karbida: Denso menempati urutan kelima

 

Menurut laporan Nikkei, perusahaan Jepang dan Amerika telah memonopoli 5 paten teratas terkait silikon karbida (SiC), bahan semikonduktor generasi baru. Menurut statistik Perusahaan Hasil Paten Jepang yang bergerak di bidang analisis paten, Cree Amerika Serikat yang bergerak di bidang substrat semikonduktor silikon karbida menduduki peringkat pertama, disusul perusahaan Jepang seperti Roma dan Sumitomo Electric Industries.

Skor dihitung berdasarkan volume dan perhatian, berdasarkan data paten AS yang dirilis pada 29 Juli. Silikon karbida digunakan sebagai pengganti bahan substrat semikonduktor silikon yang ada, yang berkontribusi terhadap peningkatan kinerja dan penghematan energi semikonduktor daya. Di bidang seperti kendaraan listrik murni (EV) dan inverter untuk sistem pembangkit listrik fotovoltaik, jangkauan aplikasi silikon karbida terus berkembang. Dalam masyarakat yang mengalami dekarbonisasi, permintaan diperkirakan akan meningkat.

 

 Analisis Hasil Paten menunjukkan bahwa Cree yang menduduki peringkat pertama memiliki keunggulan pada substrat silikon karbida dan paten kristalisasi. No.2 Roma dan No.5 Denso memiliki keunggulan dalam mengurangi kehilangan daya, No.3 Sumitomo Electric memiliki struktur kristal yang lebih kuat dari silikon karbida, dan No.4 Mitsubishi Electric memiliki keunggulan dalam struktur perangkat semikonduktor.

DENSO memiliki tujuan yang lebih besar

Pada tahun 2019, Toyota dan Denso bersama-sama mengumumkan usaha patungan baru. Perusahaan baru ini terutama mengembangkan teknologi semikonduktor otomotif generasi berikutnya. Mereka mengarahkan perhatiannya pada galium oksida dan intan, semikonduktor daya yang mampu menantang SiC (silikon karbida) dan GaN (gallium nitrida).

Melalui penelitian mendalam mengenai struktur dasar dan teknologi pemrosesan produk, usaha patungan baru ini akan fokus pada pengembangan teknologi canggih berwawasan ke depan untuk komponen elektronik seperti modul daya untuk kendaraan listrik atau sensor pemantauan periferal untuk kendaraan otonom.

Sebagai salah satu dari sedikit OEM di dunia yang mampu memproduksi IGBT, Toyota menjalin kerja sama yang erat dengan Fuji Electric, Mitsubishi Electric, dan Denso. Denso, yang memiliki saham di Infineon, bekerja sama dengan FLOSFIA, sebuah perusahaan rintisan teknologi yang didirikan oleh Universitas Kyoto, untuk memperkuat pengembangan dan penerapan produk semikonduktor otomotif. Ketiga perusahaan ini berinvestasi dan mengembangkan perangkat semikonduktor daya generasi baru untuk mengurangi biaya dan ukuran modul daya untuk kendaraan listrik.

Penafian: Artikel ini direproduksi dari "Aliansi Inovasi Teknologi Semikonduktor Celah Pita Lebar". Artikel ini hanya mewakili pandangan pribadi penulis, dan tidak mewakili pandangan Sac Micro dan industri. Ini hanya untuk dicetak ulang dan dibagikan, serta mendukung perlindungan hak kekayaan intelektual. Harap tunjukkan saat mencetak ulang. Sumber dan penulis asli, jika ada pelanggaran, silakan hubungi kami untuk menghapusnya.