Source: This article comes from John Palmour, chief technical officer of Wolfspeed, Cree.

Banyak sistem kuasa sedang beralih daripada teknologi silikon (Si) kepada silikon karbida (SiC). Ini akan menjadi perubahan terbesar yang dialami oleh industri semikonduktor kuasa sejak peralihan daripada semikonduktor bipolar kepada transistor bipolar get bertebat (IGBT) pada tahun 1980-an. Peralihan ini berlaku pada masa apabila banyak industri yang terjejas olehnya sedang mengalami tempoh perubahan menyeluruh yang luar biasa. Daripada industri automotif kepada tenaga suria, kelebihan silikon karbida (SiC) menjadi mustahil untuk diabaikan. Walaupun mengalami perubahan yang ketara, semua pemain utama sedang berusaha untuk mengintegrasikan lagi silikon karbida (SiC) ke dalam teknologi mereka.

Industri automotif merupakan contoh utama industri moden yang mengalami perubahan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Sepanjang dekad akan datang, industri automotif akan beralih daripada enjin pembakaran dalaman kepada elektrifikasi. Penukaran silikon (Si) kepada silikon karbida (SiC) memainkan peranan penting dalam menjadikan kenderaan elektrik lebih cekap bagi memenuhi permintaan pengguna di samping mematuhi peraturan kerajaan yang menangani kesan perubahan iklim. Penyelesaian silikon karbida (SiC) membantu membawa kenderaan elektrik "ke peringkat seterusnya," menambah baik aplikasi seperti infrastruktur pengecasan pantas, penyongsang pemacu dan bekalan kuasa, serta membolehkan kemajuan dalam aplikasi seperti telekomunikasi, ketenteraan dan aeroangkasa.

Rajah 1. Pekerja Cree di makmal

Peluang kenderaan elektrik

Pembuat kereta termasuk Tesla, Ford dan Volkswagen telah mengumumkan rancangan untuk melabur lebih daripada $300 bilion dalam kenderaan elektrik sepanjang dekad akan datang memandangkan permintaan pengguna terus meningkat dan peraturan kerajaan semakin ketat. Penganalisis meramalkan bahawa kenderaan elektrik bateri (BEV) akan menyumbang 15% daripada armada kenderaan menjelang 2030. Akibatnya, pasaran untuk komponen silikon karbida (SiC) untuk kenderaan elektrik akan berkembang dengan pesat pada tahun-tahun akan datang.

Dengan begitu banyak penekanan terhadap elektrifikasi, pengeluar tidak lagi boleh menutup mata terhadap kelebihan silikon karbida (SiC). Silikon karbida (SiC) meningkatkan julat bateri, meningkatkan prestasinya dan mengurangkan masa pengecasan berbanding teknologi silikon (Si) yang digunakan dalam kenderaan elektrik konvensional. Hasilnya, banyak pembekal telah mengumumkan inisiatif EV dengan Cree. Delphi Technologies, sebagai contoh, sedang membangunkan sistem penyongsang yang lebih cekap, lebih kecil dan lebih ringan menggunakan semikonduktor silikon karbida (SiC), manakala ZF Group sedang membangunkan rangkaian kuasa elektrik sepenuhnya. ABB Group sedang membangun dan membekalkan pelbagai sistem kuasa berdasarkan silikon karbida (SiC).

Peningkatan kecekapan

Silikon karbida (SiC) mempunyai kehilangan pensuisan yang jauh lebih rendah berbanding IGBT berasaskan silikon (Si). Di samping itu, peranti silikon karbida tidak mempunyai voltan terbina dalam dan kehilangan konduksinya jauh lebih rendah. Hasilnya, silikon karbida (SiC) mempunyai ketumpatan kuasa yang lebih tinggi, lebih ringan dan beroperasi pada frekuensi yang lebih tinggi. Dalam ujian automotif baru-baru ini, teknologi silikon karbida (SiC) Cree mengurangkan kehilangan inverter sebanyak kira-kira 78% berbanding silikon (Si).

Dalam dunia automotif, penambahbaikan kecekapan ini boleh digunakan dalam penyelesaian rangkaian kuasa, penukar kuasa dan pengecas luar dan dalam kenderaan. Silikon karbida (SiC) boleh meningkatkan kecekapan keseluruhan kenderaan elektrik sebanyak 5% hingga 10% berbanding penyelesaian berasaskan silikon (Si) tradisional. Pengilang boleh menggunakannya untuk meningkatkan jarak pemanduan atau mengurangkan keperluan bateri yang besar dan mahal. Di samping itu, silikon karbida (SiC) mengurangkan keperluan penyejukan, menjimatkan ruang dan lebih ringan daripada penyelesaian berasaskan silikon (Si). Silikon karbida (SiC) juga menguasakan pengecas pantas, yang kini meningkatkan jarak sejauh 75 batu dalam masa hanya 5 minit.

Penurunan berterusan dalam kos penyelesaian silikon karbida (SiC) telah menyebabkan peningkatan penggunaan selanjutnya. Dengan menggunakan automobil sebagai contoh, kami menganggarkan bahawa komponen silikon karbida (SiC) yang digunakan dalam kenderaan elektrik bernilai kira-kira $250 hingga $500 (bergantung pada keperluan kuasanya). Jumlah penjimatan kepada pengeluar kereta dalam kos bateri, saiz dan berat bateri dan inverter, serta keperluan penyejukan boleh mencecah sehingga $2,000 setiap kenderaan elektrik. Walaupun terdapat banyak faktor lain yang mendorong peralihan daripada silikon (Si) kepada silikon karbida (SiC), perkara ini adalah penting.

Di luar industri automotif

Permintaan daripada industri automotif menyumbang kira-kira separuh daripada peluang silikon karbida (SiC) Cree bernilai $9 bilion, manakala solar, aeroangkasa dan pertahanan, dan infrastruktur komunikasi merupakan pemacu utama permintaan yang lain. Menurut anggaran terkini daripada Canaccord Genuity, permintaan untuk silikon karbida (SiC) akan melebihi $20 bilion menjelang 2030.

图2. MOSFET 650V Cree

Peranti kuasa silikon karbida (SiC) juga membantu syarikat perindustrian dan tenaga memaksimumkan kuasa dan penggunaan ruang. Silikon karbida (SiC) memberikan bekalan kuasa perindustrian frekuensi tinggi dan bekalan kuasa tanpa gangguan kecekapan yang lebih tinggi, ketumpatan kuasa yang lebih tinggi dan berat yang lebih ringan, dan manfaat silikon karbida (SiC) jauh melebihi kosnya sendiri. Dalam bidang ini, kecekapan yang lebih tinggi bermakna keuntungan yang lebih tinggi.

Dalam bidang elektronik kuasa, silikon karbida (SiC) jauh lebih cekap daripada silikon (Si) dan mempunyai ketumpatan kuasa tiga kali ganda, menjadikan sistem voltan tinggi lebih ringan, lebih kecil, lebih cekap dan lebih kos efektif. Prestasi unggul ini telah mencapai tahap kemuncak dan pengeluar tidak lagi boleh menutup mata jika mereka mahu kekal berdaya saing dalam pasaran semasa.

Masa depan semikonduktor

Kos sebelum ini merupakan penghalang utama kepada penggunaan silikon karbida (SiC). Namun, apabila output dan pengalaman terus meningkat, kosnya terus berkurangan. Hasilnya, pembuatannya juga menjadi lebih cekap dan diperhalusi. Lebih-lebih lagi, pelanggan menyedari bahawa nilai sebenar silikon karbida (SiC) terletak pada peringkat sistem dan bukannya perbandingan peringkat peranti. Bagi memenuhi keperluan pelbagai industri, pembuatan silikon karbida (SiC) akan terus bertambah baik, pengeluaran akan terus berkembang, dan harganya akan terus menurun. Dengan mengambil Cree sebagai rujukan, Cree telah membuat pelaburan berskala besar untuk memenuhi keperluan ini, termasuk membina sebuah kilang di Negeri New York yang menggunakan teknologi canggih dan memenuhi piawaian gred automotif, yang akan meningkatkan kapasiti pengeluaran kepada lebih 30 kali ganda berbanding tahun 2017.

Peralihan daripada silikon (Si) kepada silikon karbida (SiC) bukan lagi persoalan sama ada dan bila ia akan berlaku, kita sudah berada di sana. Sungguh mengujakan untuk terlibat sepenuhnya dalam perubahan besar dalam banyak industri. Masa depan industri ini pastinya tidak statik, dan kita pasti akan terus melihat perubahan yang belum pernah terjadi sebelumnya. Dan pengeluar yang dapat menyesuaikan diri dengan cepat terhadap perubahan ini akan menuai hasil yang membuahkan hasil.

Nota: Artikel ini diterbitkan semula daripada Internet dan menyokong perlindungan hak harta intelek. Sila nyatakan sumber asal dan pengarang semasa mencetak semula. Jika terdapat sebarang pelanggaran, sila hubungi kami untuk memadamkannya.

Nombor telefon syarikat: +86-0755-83044319
Faks/FAKS: +86-0755-83975897
E-mel: 1615456225@qq.com
SQ: 3518641314 Pengurus Li

QQ: 332496225 Pengurus Qiu

Alamat: Bilik 809, Bangunan C, Bangunan Teknologi Zhantao, No. 1079 Minzhi Avenue, Daerah Baharu Longhua, Shenzhen