Pada tahun 2020, ketika kebanyakan pengeluar sumber pengecasan pantas masih meneroka pasaran pengecasan pantas galium nitrida 65W,Baseus mempelopori pengecas pengecas pantas 120W galium nitrida + silikon karbida pertama dalam industriProduk inilah yang menjadikan "pengecasan pantas silikon karbida" daripada satu idea menjadi kenyataan buat kali pertama, membuka pintu kepada penggunaan silikon karbida secara komersial dalam bidang pengecasan pantas.

Selepas itu,MOMAX,REMAXPengilang lain telah mengikuti jejak langkah mereka dan melancarkan pelbagai sumber pengecasan pantas berkuasa tinggi 100 watt berdasarkan silikon karbida, yang turut membolehkan lebih ramai orang dalam industri dan pengguna mempunyai pemahaman yang lebih baik tentang silikon karbida.

1. Pengumuman rasmi: Silikon karbida dimasukkan dalam Rancangan Lima Tahun ke-14

On March 13, 2021, Xinhuanet published the "The Fourteenth Five-Year Plan for National Economic and Social Development of the People's Republic of China and the Outline of Long-term Goals for 2035". In the field of "integrated circuits", silicon carbide,galium nitridaSemikonduktor dengan jurang jalur yang lebar mesti dibangunkan.

Silikon karbida dan galium nitrida kedua-duanya merupakan bahan semikonduktor jurang jalur lebar semikonduktor generasi ketiga. Hakikat bahawa ia boleh dicalonkan dalam "Rancangan Lima Tahun ke-14" menunjukkan bahawa kepentingannya telah meningkat ke peringkat kebangsaan. Saya percaya bahawa dengan bantuan negara, negara akan dengan cepat membentuk persekitaran yang sesuai untuk pembangunan semikonduktor generasi ketiga, dan prospeknya patut dinantikan.

2. Kelebihan silikon karbida untuk pengecasan pantas

Silikon karbida (SiC) ialah sebatian karbon dan silikon. Bahan kristal tunggal silikon karbida kini menggunakan kaedah pengangkutan wap fizikal (PVT). Pada suhu tinggi melebihi 2000°C, serbuk karbon dan serbuk silikon diuraikan menjadi atom melalui suhu tinggi, dan dimendapkan pada kristal biji silikon karbida melalui kawalan suhu untuk membentuk kristal silikon karbida.

Sebagai bahan semikonduktor generasi ketiga, silikon karbida (SiC) mempunyai kekuatan pecahan dielektrik yang lebih besar, kelajuan hanyutan elektron tepu yang lebih pantas dan kekonduksian terma yang lebih tinggi daripada silikon (Si). Oleh itu, apabila digunakan dalam peranti semikonduktor, peranti silikon karbida mempunyai ciri-ciri seperti voltan tahan tinggi, pensuisan berkelajuan tinggi, rintangan aktif yang rendah dan kecekapan yang tinggi, yang membantu mengurangkan penggunaan tenaga dan saiz sistem.

Silikon karbida boleh digunakan secara meluas dalam kenderaan elektrik, penyongsang, transit kereta api, tenaga suria, kuasa angin, bekalan kuasa pengguna dan bidang lain. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, dengan populariti teknologi pengecasan pantas USB PD dan kematangan teknologi galium nitrida, pasaran sumber pengecasan pantas berkuasa tinggi telah muncul secara beransur-ansur. Diod silikon karbida juga mula muncul dalam pasaran bekalan kuasa pengguna dan telah memasuki pelbagai rantaian bekalan pengecasan pantas berkuasa tinggi seratus watt, membantu sumber pengecasan pantas mencapai kecekapan yang lebih tinggi dan saiz yang lebih kecil.

Charging Head Network mendapati bahawa antara produk sumber pengecasan pantas berkuasa tinggi,Diod silikon karbida digunakan terutamanya untuk pembetulan rangsangan peringkat PFCDipasangkan dengan peranti kuasa galium nitrida, frekuensi operasi tahap PFC boleh ditingkatkan daripada kurang daripada 100KHz dalam pengecasan pantas tradisional kepada 300KHz, sekali gus mengurangkan isipadu induktor rangsangan, mencapai reka bentuk ketumpatan kuasa yang tinggi, dan juga meningkatkan kecekapan bekalan kuasa dengan ketara.

Dalam bekalan kuasa pensuisan, disebabkan oleh penggunaan kapasitor penapis berkapasiti besar selepas pembetulan, beban kapasitif muncul. Apabila kapasitor dicas dan dinyahcas, sebilangan besar harmonik tertib tinggi akan dijana dalam grid kuasa, menyebabkan pencemaran dan gangguan. Orang ramai mula memperkenalkan litar PFC ke dalam bekalan kuasa pensuisan. Bekalan kuasa pensuisan dengan kuasa lebih daripada 75W diperlukan untuk menambah litar PFC bagi meningkatkan faktor kuasa dan membetulkan ciri-ciri beban.

PFC dibahagikan kepada dua jenis: pasif dan aktif. Jenis pasif menggunakan induktor besar untuk pampasan siri. Kelemahan utamanya ialah saiz yang besar dan kecekapan yang rendah. Dengan perkembangan pesat peranti semikonduktor dalam beberapa tahun kebelakangan ini, PFC pasif telah digantikan sepenuhnya oleh PFC aktif. PFC aktif menggunakan pengawal PFC, tiub pensuisan, induktor dan diod untuk membentuk litar rangsangan. Ia mempunyai kelebihan saiz yang kecil, julat voltan input yang luas dan kesan pampasan faktor kuasa yang baik.

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. Pembekal silikon karbida dalam pasaran pengecasan pantas

Charging Head Network learned through research that there are currently five suppliers of silicon carbide on the market that can be used in the field of high-power USB PD fast charging sources, namely Alpha Power Solutions, Global Power Tyco Tianrun, Maplesemi, SGKS Sen Guoke and PY Pingwei.

Kedudukan berikut tidak mengikut susunan tertentu dan hanya disusun mengikut abjad mengikut jenama untuk kemudahan pembaca.

Penyelesaian Kuasa Alpha

Alpha Power Solutions (APS) ditubuhkan pada tahun 2017 dan ibu pejabatnya berpindah dari Hong Kong ke Shanghai pada tahun 2019. Ia merupakan syarikat domestik pertama yang berjaya membangunkan teknologi pembuatan wafer silikon karbida 6 inci. Ia menggabungkan proses SiC utama proprietari untuk menumpukan pada pembuatan peranti SiC berkuasa tinggi. Sehingga kini, syarikat itu telah membangunkan lebih daripada 30 produk dan memiliki lebih daripada 30 paten ciptaan dan aplikasi secara bebas. Pada masa ini, produk diod SiC yang dihasilkan secara besar-besaran dalam industri mempunyai voltan maksimum 3300V dan arus sehingga 50A.

Alpha Power Solutions ialah syarikat domestik pertama yang berjaya menghasilkan wafer silikon karbida 6 inci dalam faundri wafer silikon; syarikat domestik pertama yang menggunakan Teknologi Penipisan dalam pengeluaran diod silikon karbida; syarikat domestik pertama yang mempunyai seni bina JBS berpatennya sendiri (Buffer JBS); dan pembekal peranti silikon karbida domestik pertama yang setanding dengan pengeluar antarabangsa dari segi prestasi dan kualiti produk.

Menurut laporan,Diod silikon karbida ACD06PS065G dilancarkan oleh Chuangneng Power, boleh digunakan dalam penyongsang solar, penukar AC/DC, penukar DC/DC dan bekalan kuasa tanpa gangguan, dsb. Perlu dinyatakan bahawaThe device also participated in the development of the industry’s first silicon carbide + gallium nitride fast charge, membolehkan silikon karbida dikomersialkan secara rasmi dalam bidang bekalan kuasa pengguna.

Tyco Tianrun Semiconductor Technology (Beijing) Co., Ltd. merupakan salah satu penyokong perindustrian peranti kuasa silikon karbida (SiC) di China. Tyco Tianrun komited terhadap pembangunan industri pembuatan peranti kuasa semikonduktor China dan menyediakan produk peranti kuasa semikonduktor berkualiti tinggi serta perkhidmatan profesional kepada pengguna peranti kuasa global.

Tyco Tianrun owns a complete semiconductor process wafer factory in Beijing.Dan membina barisan pengeluaran cip kuasa silikon karbida 6 inci di Liuyang, Hunan, yang boleh merealisasikan proses pembuatan peranti kuasa semikonduktor pada wafer SiC 4/6 inci. Sebagai syarikat perkhidmatan R&D, pengeluaran dan platform silikon karbida domestik, rangkaian produk Tyco Tianrun melibatkan produk teknologi teras asas, produk pengacuan silikon karbida dan pelbagai set penyelesaian industri.

Pada masa ini, siri peranti silikon karbida Tyco Tianrun bagi 650V/2A-100A, 1200V/2A-50A, 1700V/5A-50A, 3300V/0.6A-50A dan produk lain telah dimasukkan ke dalam pengeluaran besar-besaran.Dan melancarkan dua diod silikon karbida yang dikhaskan untuk litar PFC pengecasan pantas, product quality is completely comparable to the advanced level of the international industry.

Tyco Tianrun sedang mempromosikan peranti kuasa SiC ke bidang aplikasi yang lebih luas melalui penerokaan dan pembangunan bersama rakan industri, institut penyelidikan saintifik dan pakar domestik dan asing.

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 Semiconductor focuses on the design, development, testing and sales of power device products based on advanced Planar VDMOS, Trench MOS, SJMOS, SiC SBD, SiC MOS and other process structures. Taking consumer electronics, industrial fields, new energy fields, etc. as market targets, we are committed to becoming a world-class power component company.

Difahamkan bahawaMepson melancarkan diod silikon karbida untuk litar PFC, dengan rintangan voltan 650V dan rintangan suhu 175 darjah, ia kini telah memasukiMOMAXdanREMAXRantaian bekalan dua jenama aksesori terkenal telah diiktiraf sebulat suara oleh pelanggan atas prestasinya.

SGKS Sen Guoke

Shenzhen Senguoke Technology Co., Ltd. was established in November 2013 and is a fabless semiconductor design company. The company is headquartered in Science and Technology Ecological Park, Nanshan District, Shenzhen, and has R&D and operation centers in Shenzhen and Chengdu.

Sejak penubuhannya, Senguoke telah melancarkan Vision-ADAS (Pemanduan Bantuan Lanjutan), perakam AI dan cip siri bekalan kuasa, yang telah digunakan secara meluas dalam industri automotif dan elektronik pengguna. Pada tahun 2018, syarikat itu mula melabur dalam pembangunan cip pemacu motor dan peranti kuasa SiC. Pada tahun 2020, produk tersebut telah mula meninggalkan kesan di pasaran.

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 Pingwei

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 terletak di Taman Perindustrian Liangping, Chongqing, yang mengkhusus dalam pengeluaran pelbagai peranti semikonduktor, termasuk diod penerus, diod pemulihan pantas, TVS, diod Zener, Schottky, jambatan penerus, MOSFET, IGBT, peranti penerus segerak, peranti SiC dan GaN, dan sebagainya. Ia meliputi kawasan seluas 240,000 meter persegi, mempunyai modal berdaftar sebanyak 350 juta yuan, dan jumlah pelaburan lebih daripada 1.5 bilion yuan.

Syarikat ini mempunyai 45 barisan pengeluaran pembungkusan dan 6 barisan pengeluaran rintis, dan telah membina bengkel pembuatan pintar diskret semikonduktor terkawal bebas. Ia menghasilkan dan menjual 20 bilion pelbagai peranti semikonduktor kuasa setiap tahun. Ia merupakan pembekal komprehensif terbesar bagi peranti semikonduktor kuasa yang menyokong bekalan kuasa di China.

Aplikasi litar penerus PFC untuk pengecasan pantas PD berkuasa tinggi,Pingwei melancarkan diod silikon karbida PASC0665GG, with zero reverse recovery/zero forward recovery characteristics, efficient operation, extremely fast switching speed, and switching characteristics that are not affected by temperature.

4. Silicon carbide fast charging case

Dengan sifat uniknya, silikon karbida telah mula muncul sebagai sumber pengecasan pantas berkuasa tinggi dan berketumpatan tinggi dan telah digemari oleh banyak syarikat sumber pengecasan pantas. Charging Head Network mempelajari daripada pembongkaran sebelumnya bahawa pada masa ini terdapatPengecasan pantas Baseus 120W,MOMAX 100W fast charge, sertaPengecasan pantas REMAX 100WIa merupakan yang pertama memperkenalkan teknologi silikon karbida, yang membolehkan produk mencapai ketumpatan kuasa yang lebih tinggi.

1,Pengecas Baseus 2C1A 120W GaN

On February 25, 2020, Baseus launched the world’s first gallium nitride + silicon carbide (GaN + SiC) charger and successfully crowdfunded on kickstarter. This product has a power of up to 120W and is also equipped with 2C1A multi-port output configuration. The gallium nitride (GaN) and silicon carbide (SiC) used in the Baseus Galio 120W charger are currently the most advanced electronic semiconductor materials. Their high frequency characteristics have advantages in high voltage and large current transmission, which means that higher efficiency, lower heat generation and smaller size can be achieved.

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

Pengecas galium nitrida Momis 100W 2A2C mempunyai badan segi empat sama dan rata serta dilengkapi dengan pin boleh lipat. Daripada reka bentuk pin, ia juga menyokong pemasangan pin spesifikasi lain, menjadikannya mudah alih dan sesuai untuk pelbagai kawasan. Pengecas ini menyokong protokol pengecasan pantas QC, AFC, FCP, SCP, MTK PE+2.0, PD dan PPS, dan kedua-dua jenis antara muka direka bentuk untuk menyokong palam buta, jadi pengguna tidak perlu sengaja mencari antara muka pengecasan pantas, menjadikannya mudah digunakan. Antara muka ini menyokong pengecasan pantas 100W, 65W+30W dan Huawei 22.5W, yang disokong secara meluas dan sangat praktikal. Keseluruhan produk ini mudah alih dan mudah digunakan.

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 gallium nitride fast charging charger

REMAX 100W 2A2C gallium nitride charger adopts a white body shell with matte surface treatment, and the overall look is very simple. The charger is equipped with a total of 4 interfaces, 2A2C, and supports a variety of common fast charging protocols. The USB-C port and USB-A port have a single port maximum output of 100W and 30W respectively, and support multiple ports for simultaneous fast charging, which can meet the charging needs of laptops, mobile phones, tablets, mobile power supplies and other devices.

Charging Head Network learned through disassembly that this charger has a built-in PFC boost circuit and adopts LLC+GaN high-performance architecture. The PFC boost part uses an NXP controller, and selects Mipurson MSD04065G1 silicon carbide diode and Innosec INN650D2 gallium nitride switch tube for rectification. Mipusen MSD04065G1 is a 650V voltage-resistant silicon carbide Schottky diode in TO252 package.

Ringkasan rangkaian kepala pengecasan

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.

Among 100-watt high-power fast charging products, silicon carbide and gallium nitride are the best partners. They are used together for PFC boosting and rectification in the front-end of the power supply. Compared with traditional silicon devices, not only can the efficiency be improved to achieve the effect of a pole silhouette, but its high-frequency characteristics can be used to reduce the volume of the boost inductor, thereby improving the overall power density of the product.

Memandangkan bilangan peranti berkuasa tinggi terus meningkat, permintaan pasaran untuk pengecasan pantas berbilang port berkuasa tinggi bersaiz kecil juga semakin kukuh. Di satu pihak, ia menggalakkan seni bina kuasa daripada QR konvensional kepadaPFC+LLC berprestasi tinggiSebaliknya, transformasi ini juga telah memperdalam pergantungan sumber pengecasan pantas pada semikonduktor generasi ketiga. Silikon karbida mempunyai prospek aplikasi yang lebih luas dalam bidang bekalan kuasa pengguna.

Sebagai cabang penting semikonduktor generasi ketiga, silikon karbida telah dikeluarkan oleh banyak pengeluar sebelum ini. Kali ini, negara ini telah memasukkan semikonduktor generasi ketiga dalam Rancangan Lima Tahun ke-14, yang merupakan peluang yang jarang berlaku untuk pembangunan silikon karbida.

Disclaimer: This article is reproduced from "Charging Head", which supports the protection of intellectual property rights. Please indicate the original source and author of the reprint. If there is any infringement, please contact us to delete it.