Nel 2020, quando la maggior parte dei produttori di fonti di ricarica rapida sta ancora esplorando il mercato della ricarica rapida al nitruro di gallio da 65 W,Baseus è stata la prima azienda del settore a realizzare un caricabatterie rapido da 120 W con tecnologia al nitruro di gallio e carburo di silicio.Fu proprio questo prodotto a trasformare per la prima volta la "ricarica rapida al carburo di silicio" da un'idea in realtà, aprendo la strada all'utilizzo commerciale del carburo di silicio nel campo della ricarica rapida.

Successivamente,MOMAX,REMAXAltri produttori hanno seguito l'esempio e hanno lanciato una varietà di fonti di ricarica rapida ad alta potenza da 100 watt basate sul carburo di silicio, il che ha permesso a un numero sempre maggiore di addetti ai lavori e consumatori di comprendere meglio il carburo di silicio.

1. Annuncio ufficiale: il carburo di silicio è incluso nel 14° Piano quinquennale.

Il 13 marzo 2021, Xinhuanet ha pubblicato il "Quattordicesimo piano quinquennale per lo sviluppo economico e sociale nazionale della Repubblica Popolare Cinese e la linea guida degli obiettivi a lungo termine per il 2035". Nel campo dei "circuiti integrati", il carburo di silicio,nitruro di gallioÈ necessario sviluppare semiconduttori con bandgap ampi.

Il carburo di silicio e il nitruro di gallio sono entrambi materiali semiconduttori a banda proibita ampia di terza generazione. Il fatto che siano stati inclusi nel "14° Piano quinquennale" dimostra che la loro importanza ha raggiunto un livello nazionale. Credo che, con il supporto del Paese, si creerà rapidamente un ambiente favorevole allo sviluppo dei semiconduttori di terza generazione, e le prospettive sono promettenti.

2. Vantaggi del carburo di silicio per la ricarica rapida

Il carburo di silicio (SiC) è un composto di carbonio e silicio. Attualmente, per la produzione di cristalli singoli di carburo di silicio si utilizza il metodo di trasporto fisico in fase vapore (PVT). Ad alte temperature, superiori a 2000 °C, la polvere di carbonio e la polvere di silicio vengono decomposte in atomi tramite un processo ad alta temperatura, che vengono poi depositati su un cristallo seme di carburo di silicio mediante un controllo preciso della temperatura, per formare i cristalli di carburo di silicio.

Il carburo di silicio (SiC), materiale semiconduttore di terza generazione, possiede una maggiore rigidità dielettrica, una velocità di deriva degli elettroni di saturazione più elevata e una maggiore conduttività termica rispetto al silicio (Si). Pertanto, quando utilizzato nei dispositivi a semiconduttore, il carburo di silicio presenta caratteristiche quali elevata tensione di tenuta, commutazione ad alta velocità, bassa resistenza di conduzione ed elevata efficienza, che contribuiscono a ridurre il consumo energetico e le dimensioni del sistema.

Il carburo di silicio trova ampio impiego in veicoli elettrici, inverter, sistemi di trasporto ferroviario, energia solare, energia eolica, alimentatori per il settore consumer e altri campi. Negli ultimi anni, con la diffusione della tecnologia di ricarica rapida USB PD e la maturazione della tecnologia al nitruro di gallio, è emerso gradualmente il mercato degli alimentatori ad alta potenza per la ricarica rapida. I diodi al carburo di silicio hanno iniziato a diffondersi anche nel mercato degli alimentatori per il settore consumer, entrando a far parte di diverse catene di alimentazione per la ricarica rapida ad alta potenza da centinaia di watt, contribuendo a raggiungere una maggiore efficienza e dimensioni più compatte.

Charging Head Network ha appreso che tra i prodotti di ricarica rapida ad alta potenza,I diodi al carburo di silicio sono utilizzati principalmente per la rettificazione boost dello stadio PFCAbbinato a dispositivi di potenza al nitruro di gallio, la frequenza operativa del livello PFC può essere aumentata da meno di 100 kHz nella ricarica rapida tradizionale a 300 kHz, riducendo così il volume dell'induttore di boost, ottenendo un design ad alta densità di potenza e migliorando notevolmente l'efficienza dell'alimentatore.

Negli alimentatori switching, a causa dell'utilizzo di condensatori di filtro di grande capacità dopo la rettificazione, si crea un carico capacitivo. Quando il condensatore viene caricato e scaricato, si genera un elevato numero di armoniche di ordine superiore nella rete elettrica, causando inquinamento e interferenze. Per questo motivo, si è iniziato a introdurre circuiti PFC (Predictive Factor Correction) negli alimentatori switching. Gli alimentatori switching con potenza superiore a 75 W richiedono l'aggiunta di circuiti PFC per migliorare il fattore di potenza e correggere le caratteristiche di carico.

I regolatori di potenza (PFC) si dividono in due tipi: passivi e attivi. Il tipo passivo utilizza un grande induttore per la compensazione in serie. I suoi principali svantaggi sono le dimensioni ingombranti e la bassa efficienza. Con il rapido sviluppo dei dispositivi a semiconduttore negli ultimi anni, i PFC passivi sono stati completamente sostituiti dai PFC attivi. I PFC attivi utilizzano un controller PFC, un transistor di commutazione, un induttore e un diodo per formare un circuito boost. Presentano i vantaggi di dimensioni ridotte, un ampio intervallo di tensione di ingresso e un buon effetto di compensazione del fattore di potenza.

Pertanto, il carburo di silicio ha attirato sempre più attenzione nel settore degli alimentatori per uso domestico, diventando gradualmente l'elemento chiave per la competitività dei prodotti di ricarica rapida ad alta potenza.

3. Fornitori di carburo di silicio nel mercato della ricarica rapida

Charging Head Network ha appreso, attraverso una ricerca, che attualmente sul mercato sono presenti cinque fornitori di carburo di silicio utilizzabile nel campo delle fonti di ricarica rapida USB PD ad alta potenza, ovvero Alpha Power Solutions, Global Power Tyco Tianrun, Maplesemi, SGKS Sen Guoke e PY Pingwei.

Le seguenti classifiche non seguono un ordine particolare e sono ordinate alfabeticamente per marca solo per comodità dei lettori.

Soluzioni di potenza Alpha

Alpha Power Solutions (APS) è stata fondata nel 2017 e ha trasferito la propria sede da Hong Kong a Shanghai nel 2019. È la prima azienda cinese ad aver sviluppato con successo la tecnologia di produzione di wafer di carburo di silicio da 6 pollici. Combina processi proprietari chiave per il SiC per concentrarsi sulla produzione di dispositivi SiC ad alta potenza. Ad oggi, l'azienda ha sviluppato più di 30 prodotti e detiene autonomamente oltre 30 brevetti per invenzioni e applicazioni. Attualmente, i principali diodi SiC prodotti in serie nel settore hanno una tensione massima di 3300 V e una corrente fino a 50 A.

Alpha Power Solutions è la prima azienda nazionale ad aver prodotto con successo, in via sperimentale, wafer di carburo di silicio da 6 pollici in una fonderia di wafer di silicio; la prima azienda nazionale ad adottare la tecnologia di assottigliamento nella produzione di diodi al carburo di silicio; la prima azienda nazionale ad avere una propria architettura JBS brevettata (Buffer JBS); e il primo fornitore nazionale di dispositivi al carburo di silicio ad essere alla pari con i produttori internazionali in termini di prestazioni e qualità del prodotto.

Secondo i rapporti,Il diodo al carburo di silicio ACD06PS065G è stato lanciato da Chuangneng Power., può essere utilizzato in inverter solari, convertitori CA/CC, convertitori CC/CC e gruppi di continuità, ecc. Vale la pena menzionare cheIl dispositivo ha inoltre partecipato allo sviluppo del primo sistema di ricarica rapida al carburo di silicio + nitruro di gallio del settore., consentendo la commercializzazione ufficiale del carburo di silicio nel settore degli alimentatori per uso domestico.

Tyco Tianrun Semiconductor Technology (Beijing) Co., Ltd. è una delle aziende pioniere nell'industrializzazione dei dispositivi di potenza al carburo di silicio (SiC) in Cina. Tyco Tianrun si impegna nello sviluppo dell'industria manifatturiera cinese dei dispositivi di potenza a semiconduttore e fornisce prodotti di alta qualità e servizi professionali ai consumatori globali di tali dispositivi.

Tyco Tianrun possiede uno stabilimento completo per la produzione di wafer di semiconduttori a Pechino.E ha costruito una linea di produzione di chip di potenza in carburo di silicio da 6 pollici a Liuyang, Hunanche consente di realizzare il processo di produzione di dispositivi di potenza a semiconduttore su wafer di SiC da 4/6 pollici. In qualità di azienda nazionale di ricerca e sviluppo, produzione e servizi di piattaforma per il carburo di silicio, la linea di prodotti di Tyco Tianrun comprende prodotti di base con tecnologie fondamentali, prodotti per lo stampaggio del carburo di silicio e molteplici soluzioni industriali.

Attualmente, la serie di dispositivi al carburo di silicio di Tyco Tianrun, tra cui quelli da 650 V/2 A-100 A, 1200 V/2 A-50 A, 1700 V/5 A-50 A, 3300 V/0.6 A-50 A e altri prodotti, è entrata in produzione di massa.E ha lanciato due diodi al carburo di silicio dedicati ai circuiti PFC a ricarica rapidaLa qualità del prodotto è pienamente paragonabile al livello più avanzato dell'industria internazionale.

Tyco Tianrun sta promuovendo i dispositivi di potenza in SiC verso campi di applicazione sempre più ampi, attraverso la ricerca e lo sviluppo congiunti con partner industriali, istituti di ricerca scientifica ed esperti nazionali e internazionali.

Fondata nel 2014, Mepson Semiconductor è un'azienda che integra l'intera filiera industriale, dalla ricerca e sviluppo alla progettazione, produzione, vendita e assistenza. Si tratta di un'impresa nazionale ad alta tecnologia, specializzata principalmente in MOS di potenza, MOS di media e bassa tensione, MOS a supergiunzione, MOS al carburo di silicio, diodi al carburo di silicio e altre serie di prodotti.

Mepsen Semiconductor si concentra sulla progettazione, lo sviluppo, il collaudo e la vendita di dispositivi di potenza basati su tecnologie avanzate come Planar VDMOS, Trench MOS, SJMOS, SiC SBD, SiC MOS e altre strutture di processo. Con l'obiettivo di raggiungere i settori dell'elettronica di consumo, dell'industria, delle nuove energie e altri ancora, ci impegniamo a diventare un'azienda leader a livello mondiale nel campo dei componenti di potenza.

Resta inteso cheMepson lancia i diodi al carburo di silicio per circuiti PFC, con una resistenza alla tensione di 650V e una resistenza alla temperatura di 175 gradi, è ora entrato nelMOMAXandREMAXLa catena di fornitura di due noti marchi di accessori è stata unanimemente riconosciuta dai clienti per le sue prestazioni.

SGKS Sen Guoke

Shenzhen Senguoke Technology Co., Ltd. è stata fondata nel novembre 2013 ed è un'azienda fabless specializzata nella progettazione di semiconduttori. La sede centrale si trova nel Parco Ecologico Scientifico e Tecnologico del distretto di Nanshan a Shenzhen, e l'azienda dispone di centri di ricerca e sviluppo e operativi a Shenzhen e Chengdu.

Sin dalla sua fondazione, Senguoke ha lanciato Vision-ADAS (Advanced Assisted Driving), registratori AI e chip per alimentatori, ampiamente utilizzati nei settori automobilistico e dell'elettronica di consumo. Nel 2018, l'azienda ha iniziato a investire nello sviluppo di chip per il controllo dei motori e dispositivi di potenza in SiC. Nel 2020, questi prodotti hanno iniziato a farsi conoscere sul mercato.

Senguoke offre soluzioni complete di chip e sistemi in mercati quali registratori 4G, ADAS e campanelli intelligenti a forma di gatto, fornendo ai clienti servizi integrati e creando maggiori opportunità per i partner a monte e a valle della filiera.

PY Pingwei

Chongqing Pingwei Industrial Co., Ltd. è un'azienda specializzata nella produzione e commercializzazione di semiconduttori di potenza, integrando progettazione, confezionamento e collaudo di chip, nonché servizi di test applicativi e di affidabilità. Con i dispositivi a semiconduttore di potenza come base industriale, l'azienda ha creato piattaforme di sviluppo, produzione e collaudo per settori di mercato quali terminali intelligenti, controllo industriale, Internet delle cose, veicoli a energia pulita, comunicazioni 5G, elettrodomestici, Internet satellitare, elettronica di sicurezza, illuminazione ecologica, ecc., e fornisce dispositivi, moduli e altri prodotti e soluzioni di sistema ad alta affidabilità per la media, bassa e alta tensione.

Pingwei ha sede nel parco industriale di Liangping, a Chongqing, ed è specializzata nella produzione di vari dispositivi a semiconduttore, tra cui diodi raddrizzatori, diodi a recupero rapido, TVS, diodi Zener, Schottky, ponti raddrizzatori, MOSFET, IGBT, dispositivi raddrizzatori sincroni, dispositivi SiC e GaN, ecc. Si estende su una superficie di 240,000 metri quadrati, ha un capitale sociale di 350 milioni di yuan e un investimento totale di oltre 1.5 miliardi di yuan.

L'azienda dispone di 45 linee di produzione per il confezionamento e 6 linee di produzione pilota, e ha realizzato un'officina indipendente e controllabile per la produzione intelligente di semiconduttori discreti. Produce e vende annualmente 20 miliardi di dispositivi a semiconduttore di potenza di vario tipo. È il più grande fornitore completo di dispositivi a semiconduttore di potenza per alimentatori in Cina.

Applicazione del circuito raddrizzatore PFC per la ricarica rapida PD ad alta potenza,Pingwei lancia il diodo al carburo di silicio PASC0665GG, con caratteristiche di recupero inverso nullo/recupero diretto nullo, funzionamento efficiente, velocità di commutazione estremamente elevata e caratteristiche di commutazione non influenzate dalla temperatura.

4. Custodia a ricarica rapida in carburo di silicio

Grazie alle sue proprietà uniche, il carburo di silicio ha iniziato ad emergere come fonte di ricarica rapida ad alta potenza e alta densità ed è stato preferito da molte aziende produttrici di fonti di ricarica rapida. Charging Head Network ha appreso da precedenti smantellamenti che attualmente ci sonoRicarica rapida Baseus da 120 W,Caricabatterie rapido MOMAX da 100W,così comeCaricabatterie rapido REMAX da 100WÈ stata la prima a introdurre la tecnologia del carburo di silicio, consentendo ai prodotti di raggiungere una maggiore densità di potenza.

1,Caricabatterie GaN Baseus 2C1A da 120 W

Il 25 febbraio 2020, Baseus ha lanciato il primo caricabatterie al mondo a base di nitruro di gallio e carburo di silicio (GaN + SiC), finanziandolo con successo tramite crowdfunding su Kickstarter. Questo prodotto ha una potenza fino a 120 W ed è dotato di una configurazione di uscita multi-porta 2C1A. Il nitruro di gallio (GaN) e il carburo di silicio (SiC) utilizzati nel caricabatterie Baseus Galio 120W sono attualmente i materiali semiconduttori elettronici più avanzati. Le loro caratteristiche ad alta frequenza offrono vantaggi nella trasmissione di alta tensione e corrente, consentendo di ottenere maggiore efficienza, minore generazione di calore e dimensioni ridotte.

È noto che il caricabatterie Baseus Galio 120W utilizza un diodo al carburo di silicio di Alpha Power nel circuito raddrizzatore PFC, modello di prodotto: ACD06PS065G; è abbinato a un dispositivo di potenza al nitruro di gallio nano e un controller PFC di ON Semiconductor esegue la correzione attiva del fattore di potenza.

2,Caricabatterie rapido MOMAX 100W 2A2C al nitruro di gallio

Il caricabatterie Momis da 100 W 2A2C al nitruro di gallio ha un corpo quadrato e piatto ed è dotato di pin pieghevoli. Grazie al design dei pin, supporta anche l'assemblaggio di pin di altre specifiche, risultando portatile e adatto a diverse regioni. Il caricabatterie supporta i protocolli di ricarica rapida QC, AFC, FCP, SCP, MTK PE+2.0, PD e PPS e i due tipi di interfaccia sono progettati per supportare l'inserimento a vista, in modo che gli utenti non debbano cercare appositamente le interfacce di ricarica rapida, rendendolo facile da usare. L'interfaccia supporta la ricarica rapida a 100 W, 65 W + 30 W e Huawei 22.5 W, ampiamente compatibile e altamente pratico. L'intero prodotto è portatile e facile da usare.

Il caricabatterie di MOMAX utilizza il diodo al carburo di silicio Mipurson MSD06065V1, il transistor di commutazione al nitruro di gallio Innosec INN650D2 e il controller PFC NXP per la correzione attiva del fattore di potenza. Si ritiene che il Mepsen MSD06065V1 sia un diodo Schottky al carburo di silicio resistente a una tensione di 650 V in un contenitore TO252.

3,Caricabatterie rapido REMAX 100W 2A2C al nitruro di gallio

Il caricabatterie REMAX da 100 W con interfaccia USB-C e connettore USB-C in nitruro di gallio presenta un corpo bianco con finitura opaca e un design semplice ed elegante. È dotato di 4 interfacce, tra cui 2 porte USB-C, e supporta diversi protocolli di ricarica rapida. Le porte USB-C e USB-A offrono una potenza massima rispettivamente di 100 W e 30 W, supportando la ricarica rapida simultanea di più dispositivi contemporaneamente, per soddisfare le esigenze di ricarica di laptop, smartphone, tablet, power bank e altri dispositivi.

Charging Head Network ha scoperto, tramite lo smontaggio, che questo caricabatterie è dotato di un circuito di boost PFC integrato e adotta un'architettura ad alte prestazioni LLC+GaN. La sezione di boost PFC utilizza un controller NXP e seleziona il diodo al carburo di silicio Mipurson MSD04065G1 e il transistor di commutazione al nitruro di gallio Innosec INN650D2 per la rettifica. Il Mipurson MSD04065G1 è un diodo Schottky al carburo di silicio resistente a una tensione di 650 V in contenitore TO252.

Riepilogo della rete delle teste di ricarica

Tra le tradizionali fonti di ricarica rapida PD, in particolare quelle ad alta potenza da 100 watt, l'efficienza è sempre stata una sfida urgente per gli ingegneri del settore energetico. Per garantire l'affidabilità del prodotto, la maggior parte dei caricabatterie deve sacrificare il volume e aggiungere dissipatori di calore di grandi dimensioni. Questo rende il prodotto ingombrante e l'esperienza utente non ottimale; questa situazione non è migliorata fino alla commercializzazione ufficiale dei semiconduttori di terza generazione nel settore dell'alimentazione di consumo.

Tra i prodotti di ricarica rapida ad alta potenza da 100 watt, il carburo di silicio e il nitruro di gallio rappresentano la combinazione ideale. Vengono utilizzati insieme per l'incremento e la rettifica della potenza (PFC) nella fase di ingresso dell'alimentatore. Rispetto ai tradizionali dispositivi al silicio, non solo è possibile migliorare l'efficienza per ottenere un profilo polare ottimale, ma le loro caratteristiche ad alta frequenza consentono di ridurre il volume dell'induttore di incremento, migliorando così la densità di potenza complessiva del prodotto.

Poiché il numero di dispositivi ad alta potenza continua ad aumentare, anche la domanda del mercato di ricarica rapida multiporta di piccole dimensioni e ad alta potenza sta diventando più forte. Da un lato, promuove l'architettura di alimentazione da QR convenzionale aPFC+LLC ad alte prestazioniD'altro canto, la trasformazione ha anche accentuato la dipendenza delle fonti di ricarica rapida dai semiconduttori di terza generazione. Il carburo di silicio ha prospettive di applicazione più ampie nel campo degli alimentatori per il settore consumer.

Il carburo di silicio, importante componente dei semiconduttori di terza generazione, è già stato impiegato in produzione da numerosi produttori. Questa volta, l'inclusione dei semiconduttori di terza generazione nel 14° Piano quinquennale rappresenta un'opportunità unica per lo sviluppo del carburo di silicio.

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