2020년, 대부분의 고속 충전기 제조업체들이 여전히 65W 질화갈륨 고속 충전 시장을 탐색하고 있던 시점에,Baseus는 업계 최초로 120W 질화갈륨 + 탄화규소 고속 충전기를 개발했습니다.. It was this product that turned "silicon carbide fast charging" from an idea into a reality for the first time, opening the door to the commercial use of silicon carbide in the field of fast charging.

그후,모맥스,REMAX다른 제조업체들도 이를 따라 탄화규소를 기반으로 한 다양한 100와트 고출력 고속 충전기를 출시했으며, 이로 인해 업계 관계자와 소비자 모두 탄화규소에 대한 이해도가 점차 높아졌습니다.

1. 공식 발표: 탄화규소가 제14차 5개년 계획에 포함되었습니다.

2021년 3월 13일, 신화통신은 "중화인민공화국 제14차 국가 경제사회 발전 5개년 계획 및 2035년까지의 장기 목표 개요"를 발표했습니다. "집적 회로" 분야에서 탄화규소는...질화갈륨밴드갭이 넓은 반도체를 개발해야 합니다.

탄화규소와 질화갈륨은 모두 3세대 광대역 반도체 소재입니다. 이 두 소재가 '제14차 5개년 계획'에 지정되었다는 사실 자체가 국가적 차원에서 그 중요성이 부각되었음을 보여줍니다. 국가의 적극적인 지원을 통해 3세대 반도체 개발에 적합한 환경이 빠르게 조성될 것이며, 그 전망은 매우 밝다고 생각합니다.

2. 고속 충전에 있어 탄화규소의 장점

Silicon carbide (SiC) is a compound of carbon and silicon. Silicon carbide single crystal material currently uses the physical vapor transport (PVT) method. At high temperatures exceeding 2000°C, carbon powder and silicon powder are decomposed into atoms through high temperature, and are deposited on the silicon carbide seed crystal through temperature control to form silicon carbide crystals.

As a third-generation semiconductor material, silicon carbide (SiC) has greater dielectric breakdown strength, faster saturated electron drift speed, and higher thermal conductivity than silicon (Si). Therefore, when used in semiconductor devices, silicon carbide devices have characteristics such as high withstand voltage, high-speed switching, low on-resistance, and high efficiency, which help reduce energy consumption and reduce system size.

탄화규소는 전기 자동차, 인버터, 철도 운송, 태양 에너지, 풍력 발전, 소비자 전원 공급 장치 등 다양한 분야에 널리 사용됩니다. 최근 USB PD 고속 충전 기술의 보급과 질화갈륨 기술의 성숙으로 고출력 고속 충전 소스 시장이 점차 성장하고 있습니다. 탄화규소 다이오드 또한 소비자 전원 공급 장치 시장에 등장하여 수백 와트급 고출력 고속 충전 시스템에 적용되고 있으며, 고속 충전 소스의 효율 향상과 소형화에 기여하고 있습니다.

Charging Head Network learned that among high-power fast charging source products,탄화규소 다이오드는 주로 PFC 단계의 승압 정류에 사용됩니다.; Paired with gallium nitride power devices, the operating frequency of the PFC level can be increased from less than 100KHz in traditional fast charging to 300KHz, thereby reducing the volume of the boost inductor, achieving high power density design, and also greatly improving the efficiency of the power supply.

In switching power supplies, due to the use of large-capacity filter capacitors after rectification, a capacitive load appears. When the capacitor is charged and discharged, a large number of high-order harmonics will be generated in the power grid, causing pollution and interference. People began to introduce PFC circuits into switching power supplies. Switching power supplies with a power of more than 75W are required to add PFC circuits to improve the power factor and correct the load characteristics.

역률 보정(PFC)은 수동형과 능동형 두 가지 유형으로 나뉩니다. 수동형은 대형 인덕터를 직렬로 사용하여 역률을 보상합니다. 주요 단점은 크기가 크고 효율이 낮다는 것입니다. 최근 반도체 소자의 급속한 발전으로 수동형 PFC는 능동형 PFC로 완전히 대체되었습니다. 능동형 PFC는 PFC 컨트롤러, 스위칭 튜브, 인덕터 및 다이오드를 사용하여 승압 회로를 구성합니다. 크기가 작고 입력 전압 범위가 넓으며 역률 보정 효과가 우수하다는 장점이 있습니다.

Therefore, silicon carbide has attracted more and more attention in the field of consumer power supplies, and has gradually become the core competitiveness of high-power fast charging products.

3. 고속 충전 시장의 탄화규소 공급업체

Charging Head Network은 조사를 통해 현재 고출력 USB PD 고속 충전기 분야에 사용될 수 있는 탄화규소 공급업체가 Alpha Power Solutions, Global Power Tyco Tianrun, Maplesemi, SGKS Sen Guoke 및 PY Pingwei 등 5곳이라는 사실을 확인했습니다.

다음 순위는 특별한 순서 없이 브랜드 이름의 알파벳순으로만 정렬되어 있습니다. 이는 독자들의 편의를 위한 것입니다.

알파 파워 솔루션

알파 파워 솔루션(APS)은 2017년에 설립되어 2019년에 본사를 홍콩에서 상하이로 이전했습니다. APS는 국내 최초로 6인치 탄화규소 웨이퍼 제조 기술을 성공적으로 개발한 기업입니다. 자체 개발한 핵심 SiC 공정을 바탕으로 고출력 SiC 소자 제조에 주력하고 있으며, 현재까지 30개 이상의 제품을 개발하고 30건 이상의 발명 및 응용 특허를 보유하고 있습니다. 특히, 업계를 선도하는 양산형 SiC 다이오드 제품은 최대 전압 3300V, 전류 50A까지 지원합니다.

알파 파워 솔루션은 국내 최초로 실리콘 웨이퍼 파운드리에서 6인치 실리콘 카바이드 웨이퍼 시범 생산에 성공했으며, 국내 최초로 실리콘 카바이드 다이오드 생산에 박막화 기술을 적용했고, 국내 최초로 자체 특허를 보유한 JBS 아키텍처(버퍼 JBS)를 개발했으며, 국내 최초로 제품 성능 및 품질 면에서 국제 제조업체와 동등한 수준에 도달한 실리콘 카바이드 소자 공급업체입니다.

보고서에 따르면,Silicon carbide diode ACD06PS065G launched by Chuangneng Power태양광 인버터, AC/DC 컨버터, DC/DC 컨버터 및 무정전 전원 공급 장치 등에 사용할 수 있습니다. 특히 다음 사항을 언급할 가치가 있습니다.The device also participated in the development of the industry’s first silicon carbide + gallium nitride fast charge이를 통해 탄화규소가 소비자용 전원 공급 장치 분야에서 공식적으로 상용화될 수 있게 되었습니다.

타이코 톈룬 반도체 기술(베이징) 유한회사는 중국에서 탄화규소(SiC) 전력 소자 산업화를 선도하는 기업 중 하나입니다. 타이코 톈룬은 중국 반도체 전력 소자 제조 산업 발전에 전념하며, 전 세계 전력 소자 소비자에게 고품질 반도체 전력 소자 제품과 전문 서비스를 제공하고 있습니다.

Tyco Tianrun owns a complete semiconductor process wafer factory in Beijing.And built a 6-inch silicon carbide power chip production line in Liuyang, Hunan이 기술은 4/6인치 SiC 웨이퍼 상에서 반도체 전력 소자의 제조 공정을 구현할 수 있습니다. 국내 실리콘 카바이드 연구 개발, 생산 및 플랫폼 서비스 기업인 타이코 톈룬(Tyco Tianrun)은 기본 핵심 기술 제품, 실리콘 카바이드 성형 제품 및 다양한 산업 솔루션을 제공합니다.

At present, Tyco Tianrun's silicon carbide device series of 650V/2A-100A, 1200V/2A-50A, 1700V/5A-50A, 3300V/0.6A-50A and other products have been put into mass production.또한 고속 충전 PFC 회로 전용 실리콘 카바이드 다이오드 2종을 출시했습니다.제품 품질은 국제 산업의 선진 수준과 완전히 동등합니다.

타이코 톈룬은 업계 동료, 과학 연구 기관 및 국내외 전문가와의 공동 연구 개발을 통해 SiC 전력 소자를 더욱 다양하고 폭넓은 응용 분야에 적용하고 있습니다.

Founded in 2014, Mepson Semiconductor is a complete industrial chain company integrating R&D, design, production, sales and service. It is a national high-tech enterprise and mainly engages in power MOS, medium and low voltage MOS, superjunction MOS, silicon carbide MOS, silicon carbide diodes and other series of products.

Mepsen Semiconductor는 첨단 Planar VDMOS, Trench MOS, SJMOS, SiC SBD, SiC MOS 등의 공정 구조를 기반으로 한 전력 소자 제품의 설계, 개발, 테스트 및 판매에 주력하고 있습니다. 소비자 가전, 산업 분야, 신에너지 분야 등을 시장 목표로 삼아 세계적인 전력 부품 기업으로 성장하는 데 전념하고 있습니다.

이해됩니다Mepson launches silicon carbide diodes for PFC circuits650V의 전압 저항과 175도의 온도 저항을 갖춘 이 제품은 이제 다음 단계로 진입했습니다.모맥스 REMAX두 유명 액세서리 브랜드의 공급망이 탁월한 성능을 인정받아 고객들로부터 만장일치로 높은 평가를 받고 있습니다.

SGKS 센 구오케

심천 센궈커 테크놀로지 유한회사는 2013년 11월에 설립된 팹리스 반도체 설계 회사입니다. 본사는 심천시 난산구 과학기술 생태공원에 위치하고 있으며, 심천과 청두에 연구 개발 및 운영 센터를 두고 있습니다.

센궈커는 설립 이후 비전-ADAS(첨단 주행 보조 시스템), AI 레코더, 전원 공급 장치 시리즈 칩을 출시하여 자동차 및 가전 산업에 널리 활용해 왔습니다. 2018년에는 모터 구동 칩과 SiC 전력 소자 개발에 투자하기 시작했으며, 2020년부터는 해당 제품들이 시장에서 두각을 나타내기 시작했습니다.

Senguoke provides overall chip and system solutions in markets such as 4G recorders, ADAS, and smart cat-eye doorbells, providing customers with one-stop services and creating more opportunities for upstream and downstream partners.

PY 핑웨이

Chongqing Pingwei Industrial Co., Ltd. is a power semiconductor IDM product company integrating chip design, packaging and testing, application and reliability testing services. With power semiconductor devices as the industrial foundation, the company has established product development, manufacturing and testing platforms for market fields such as intelligent terminals, industrial control, Internet of Things, new energy vehicles, 5G communications, home appliances, satellite Internet, security electronics, green lighting, etc., and provides high-reliability mid-low and high-voltage power devices, modules and other products and system solutions.

Pingwei is located in Liangping Industrial Park, Chongqing, specializing in the production of various semiconductor devices, including rectifier diodes, fast recovery diodes, TVS, Zener diodes, Schottky, rectifier bridges, MOSFETs, IGBTs, synchronous rectifier devices, SiC and GaN devices, etc. It covers an area of ​​240,000 square meters, has a registered capital of 350 million yuan, and a total investment of more than 1.5 billion yuan.

이 회사는 45개의 패키징 생산 라인과 6개의 시범 생산 라인을 보유하고 있으며, 독립적으로 제어 가능한 반도체 개별 부품 지능형 제조 작업장을 구축했습니다. 연간 20억 개의 다양한 전력 반도체 소자를 생산 및 판매하고 있으며, 중국 내 전원 공급 장치용 전력 반도체 소자를 종합적으로 공급하는 최대 기업입니다.

고출력 PD 고속 충전용 PFC 정류 회로 적용핑웨이(Pingwei)가 탄화규소 다이오드 PASC0665GG를 출시했습니다.역회복/정방향 회복 특성이 0이고, 효율적인 작동, 매우 빠른 스위칭 속도, 그리고 온도에 영향을 받지 않는 스위칭 특성을 갖추고 있습니다.

4. 탄화규소 고속 충전 케이스

With its unique properties, silicon carbide has begun to emerge as a high-power, high-density fast charging source and has been favored by many fast charging source companies. Charging Head Network learned from previous dismantlings that there are currentlyBaseus 120W fast charging,MOMAX 100W 고속 충전,게다가REMAX 100W 고속 충전이 회사는 최초로 탄화규소 기술을 도입하여 제품의 전력 밀도를 높였습니다.

1,Baseus 2C1A 120W GaN 충전기

2020년 2월 25일, 바세우스는 세계 최초의 질화갈륨(GaN) + 탄화규소(SiC) 충전기를 출시하고 킥스타터에서 크라우드펀딩에 성공했습니다. 이 제품은 최대 120W의 출력을 제공하며, 2C1A 멀티 포트 출력 구성도 갖추고 있습니다. 바세우스 갈리오 120W 충전기에 사용된 질화갈륨(GaN)과 탄화규소(SiC)는 현재 가장 앞선 전자 반도체 소재입니다. 이 소재들은 고주파 특성 덕분에 고전압 및 대전류 전송에 유리하여, 더 높은 효율, 낮은 발열, 그리고 소형화를 실현할 수 있습니다.

It is understood that the Baseus Galio 120W charger uses a silicon carbide diode from Alpha Power in the PFC rectifier circuit, product model: ACD06PS065G; it is paired with a nano-gallium nitride power device and an ON Semiconductor PFC controller performs active power factor correction.

2,MOMAX 100W 2A2C gallium nitride fast charging charger

모미스 100W 2A2C 질화갈륨 충전기는 사각형의 평평한 본체와 접이식 핀을 갖추고 있습니다. 핀 디자인 덕분에 다른 규격의 핀과도 호환되어 휴대성이 뛰어나고 다양한 지역에서 사용하기에 적합합니다. 이 충전기는 QC, AFC, FCP, SCP, MTK PE+2.0, PD, PPS 고속 충전 프로토콜을 지원하며, 두 가지 유형의 인터페이스 모두 직관적인 연결 방식을 채택하여 사용자가 고속 충전 인터페이스를 따로 찾을 필요 없이 편리하게 사용할 수 있습니다. 100W, 65W+30W, 화웨이 22.5W 고속 충전을 지원하여 폭넓은 호환성과 높은 실용성을 자랑합니다. 전체적으로 휴대가 간편하고 사용이 편리합니다.

MOMAX's charger uses Mipurson MSD06065V1 silicon carbide diode, Innosec INN650D2 gallium nitride switch tube and NXP PFC controller for active power factor correction. It is understood that Mepsen MSD06065V1 is a 650V voltage-resistant silicon carbide Schottky diode in a TO252 package.

3,REMAX 100W 2A2C 질화갈륨 고속 충전기

REMAX 100W 2A2C 질화갈륨 충전기는 무광 표면 처리된 흰색 본체를 채택하여 전체적으로 심플한 디자인을 자랑합니다. 이 충전기는 총 4개의 인터페이스(2A2C)를 갖추고 있으며, 다양한 고속 충전 프로토콜을 지원합니다. USB-C 포트와 USB-A 포트는 각각 최대 100W와 30W의 출력을 제공하며, 여러 포트를 동시에 연결하여 고속 충전을 할 수 있어 노트북, 휴대폰, 태블릿, 보조 배터리 등 다양한 기기를 동시에 충전할 수 있습니다.

Charging Head Network은 분해를 통해 이 충전기에 내장형 PFC 부스트 회로가 있으며 LLC+GaN 고성능 아키텍처를 채택했음을 확인했습니다. PFC 부스트 부분에는 NXP 컨트롤러가 사용되었고, 정류에는 Mipusen MSD04065G1 탄화규소 다이오드와 Innosec INN650D2 질화갈륨 스위치 튜브가 사용되었습니다. Mipusen MSD04065G1은 TO252 패키지에 담긴 650V 내전압 탄화규소 쇼트키 다이오드입니다.

충전 헤드 네트워크 요약

Among traditional PD fast charging sources, especially 100-watt high-power PD fast charging, efficiency has always been an urgent problem for power engineers to solve. In order to achieve product reliability, most chargers have to sacrifice volume and add large-area heat sinks. This also made the product very bulky and the user experience was not perfect; this situation was not alleviated until the third generation semiconductors were officially commercialized in the consumer power field.

100와트급 고출력 고속 충전 제품에서 탄화규소와 질화갈륨은 최적의 조합입니다. 이 두 소재는 전원 공급 장치의 프런트엔드에서 PFC 승압 및 정류에 함께 사용됩니다. 기존 실리콘 소자와 비교했을 때, 효율을 향상시켜 단일 극 형상 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 고주파 특성을 활용하여 승압 인덕터의 부피를 줄임으로써 제품의 전체 전력 밀도를 향상시킬 수 있습니다.

고출력 기기의 수가 지속적으로 증가함에 따라 소형 고출력 멀티포트 고속 충전에 대한 시장 수요도 더욱 강해지고 있습니다. 이는 한편으로는 기존 QR 방식에서 새로운 전력 아키텍처로의 전환을 촉진하고 있습니다.High performance PFC+LLC한편, 이러한 변화는 고속 충전 장치의 3세대 반도체 의존도를 심화시켰습니다. 탄화규소는 소비자 전원 공급 장치 분야에서 더욱 폭넓은 응용 가능성을 지니고 있습니다.

3세대 반도체의 중요한 구성 요소인 탄화규소는 이미 많은 제조업체에서 생산에 들어가고 있습니다. 이번에 국가가 제14차 5개년 계획에 3세대 반도체를 포함시키면서 탄화규소 개발에 있어 드문 기회가 열렸습니다.

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