Il carburo di silicio ha un'altra applicazione rivoluzionaria

In risposta alla richiesta di caricabatterie rapidi per cellulari "veloci, piccoli, leggeri e sottili", i dispositivi di potenza al carburo di silicio hanno recentemente trovato un'altra applicazione rivoluzionaria.

Nelle applicazioni estremamente compatte, come ad esempio i caricabatterie per cellulari, lo spazio disponibile sul PCB è estremamente prezioso. La ricarica rapida PD ultrasottile privilegia solitamente i dispositivi a montaggio superficiale con uno spessore inferiore a 2 mm. Recentemente, Basic Semiconductor ha lanciato nuovi diodi Schottky in carburo di silicio con package SMBF. Il principale vantaggio del diodo Schottky in carburo di silicio con package SMBF presentato da Basic Semiconductor è la sua caratteristica di essere "veloce, piccolo, leggero e sottile". Le sue dimensioni sono di soli 5.3 mm di lunghezza, 3.6 mm di larghezza e 1.35 mm di altezza, risultando più sottile del package SMB (spessore 2.3 mm) e più piccolo del package della serie DFN e del package TO-252.

Figura 1 Dispositivo in carburo di silicio ultra-piccolo per caricabatterie di telefoni cellulari

Con la crescente ricerca di densità di potenza da parte del settore e la diffusione dei dispositivi di potenza al nitruro di gallio, i circuiti PFC attivi necessitano di aumentare la frequenza operativa per ridurre il volume del nucleo. In questo contesto, le prestazioni dei tradizionali FRD non sono più in grado di soddisfare le esigenze di rettifica alle alte frequenze, creando condizioni favorevoli per l'applicazione dei diodi al carburo di silicio nei circuiti PFC.

Infatti, nel 2020, quando la maggior parte dei produttori di caricabatterie rapidi stava ancora esplorando il mercato dei caricabatterie rapidi al nitruro di gallio da 65 W, Baseus ha lanciato il primo caricabatterie rapido al nitruro di gallio + carburo di silicio da 120 W del settore. È stato 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.

Figura 2 Il primo caricatore al carburo di silicio al mondo

Successivamente, produttori come MOMAX e REMAX hanno seguito l'esempio e 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.

Oltre ai semiconduttori di base, quest'anno le aziende cinesi produttrici di dispositivi al carburo di silicio hanno presentato alla fiera di Shanghai e Monaco tre prototipi di riferimento per la ricarica rapida da 100 watt basati su diodi al carburo di silicio, che coprono tre popolari segmenti di potenza: 200 W, 120 W e 100 W. Tra questi, i prototipi da 200 W e 120 W utilizzano un'architettura PFC+LLC e un'uscita multiporta. Tra i fornitori di carburo di silicio attualmente presenti sul mercato e utilizzabili nel campo delle sorgenti di ricarica rapida USB PD ad alta potenza si annoverano Alpha Power Solutions, Maplesemi, SGKS, PY Pingwei, ecc.

Figura 3 Modulo di ricarica rapida PD in carburo di silicio lanciato da Tyco Tianrun

L'autore ritiene che l'essenza della tecnologia al carburo di silicio risieda nell'elevata densità di potenza. Non solo si sta sviluppando con successo in settori ad alta potenza come le stazioni base 5G, i veicoli a energia alternativa, i treni ad alta velocità e le reti intelligenti, ma è anche molto utile in ambiti quali i dispositivi indossabili, i caricabatterie per cellulari e i LED di fascia alta che, pur avendo bassa potenza e bassa tensione, richiedono un'elevata densità di potenza.

Il mercato dei caricabatterie a semiconduttore di terza generazione è vasto

Prendiamo ad esempio i caricabatterie per cellulari. Per soddisfare l'esigenza degli utenti di una ricarica rapida, la potenza di uscita dei caricabatterie è aumentata di circa dieci volte negli ultimi dieci anni. Allo stesso tempo, per non compromettere l'esperienza d'uso, le dimensioni e il peso dei caricabatterie sono stati ridotti al minimo.

Seguendo sostanzialmente l'andamento della domanda sopra descritto e ipotizzando che le vendite globali di telefoni cellulari raggiungano 1.5 miliardi di unità entro il 2025, che il tasso di penetrazione del mercato dei caricabatterie a semiconduttore di terza generazione raggiunga il 25% e che il prezzo di questi ultimi scenda a 80 yuan, il mercato dei caricabatterie a semiconduttore di terza generazione raggiungerà un valore di ben 30 miliardi di yuan.

Figura 4 Previsioni future del mercato

Fonte dei dati: "Rapporto di ricerca sull'industria dei semiconduttori a banda larga del 2021"

Inoltre, oltre ai caricabatterie per cellulari, i dispositivi a semiconduttore di terza generazione offrono ottime prospettive anche nei settori dei dispositivi indossabili, dei droni e di altri elettrodomestici di uso quotidiano che richiedono leggerezza (come aspirapolvere portatili, veicoli autobilancianti, ecc.).

Figura 5 Tendenza futura nello sviluppo dei caricabatterie Fonte: Charging Head Network

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