В декабре прошлого года компания Denso объявила, что в рамках своих усилий по созданию общества с низким уровнем выбросов углерода ее последняя модель модуля повышения мощности, оснащенного высококачественными силовыми полупроводниками из карбида кремния (SiC), начала массовое производство и используется в промышленности. Новая модель Toyota Mirai выпущена 9 декабря 2020 года.

В презентации DENSO заявила, что компания разработала технологию REVOSIC, направленную на применение силовых полупроводников SiC (диодов и транзисторов) в автомобильной промышленности. Они отмечают, что карбид кремния является полупроводниковым материалом с превосходными характеристиками в условиях высоких температур, высоких частот и высокого давления по сравнению с обычным кремнием (Si). Поэтому использование SiC в критически важных устройствах для значительного снижения потерь мощности, размеров и веса систем и ускорения электрификации привлекло значительное внимание.

 

В 2014 году DENSO представила SiC-транзистор для неавтомобильного применения и коммерциализировала его для аудиопродукции. DENSO продолжает исследования в области применения в транспортных средствах, и в 2018 году Toyota использовала автомобильные SiC-диоды в своем автобусе на топливных элементах Sora.

 

Теперь компания DENSO разработала новый автомобильный SiC-транзистор, что стало первым случаем, когда компания DENSO использовала SiC для автомобильных диодов и транзисторов. Недавно разработанные SiC-транзисторы обеспечивают высокую надежность и высокую производительность в автомобильной среде, что представляет собой сложную задачу для полупроводников, благодаря уникальной структуре и технологии обработки DENSO, в которой применяются МОП-транзисторы с траншейным затвором. Новый модуль повышающего питания, оснащенный силовыми полупроводниками SiC (диодами, транзисторами), примерно на 30% меньше по объему и примерно на 70% меньше по потерям мощности, чем обычные продукты, оснащенные силовыми полупроводниками Si, что способствует миниатюризации. Модуль повышения мощности для повышения топливной экономичности автомобиля.

 

В DENSO заявили, что компания продолжит работу над исследованиями и разработками технологии REVOSIC и расширит ее применение в электромобилях, включая гибридные электромобили и чистые электромобили, чтобы помочь построить низкоуглеродное общество.

 

Недавно компания DENSO отметила в пресс-релизе, что силовые полупроводники подобны мышцам человеческого тела. Он перемещает такие компоненты, как инверторы и двигатели (конечности), на основе команд ЭБУ (мозга). Типичные силовые полупроводники, используемые в автомобильной продукции, изготовлены из кремния (Si). Напротив, карбид кремния имеет превосходные характеристики в условиях высоких температур, высоких частот и высокого напряжения, помогая значительно снизить потери мощности, размер и вес инвертора. Поэтому устройства SiC привлекли внимание из-за их ускорения электрификации транспортных средств.

 

Denso отметила, что модуль повышения мощности, использующий силовые полупроводники из карбида кремния, примерно на 30% меньше по размеру и на 70% меньше потерь мощности, чем обычные продукты, использующие силовые кремниевые полупроводники. Это позволяет производить продукцию меньшего размера и повышать топливную экономичность автомобиля.

 

Инженеры Denso также заявили, что по сравнению с кремнием карбид кремния имеет низкое сопротивление, поэтому ток протекает легче. Из-за этой характеристики прототип устройства SiC был поврежден внезапным сильным скачком тока. С этой целью в рамках сотрудничества нескольких отделов Denso обсуждалось, как в полной мере воспользоваться преимуществами производительности SiC с низкими потерями, одновременно предотвращая повреждение устройств на рынке, и решили проблему с помощью идеи, которую наш отдел не смог бы придумать в одиночку: использование специальной микросхемы драйвера для отключения тока на высокой скорости.

 

Патент на карбид кремния: Denso занимает пятое место

 

По данным Nikkei, японские и американские компании монополизировали пять крупнейших патентов, связанных с карбидом кремния (SiC), полупроводниковым материалом нового поколения. По статистике японской компании Patent Result Company, занимающейся патентным анализом, первое место занимает американская компания Cree, занимающаяся полупроводниковыми подложками из карбида кремния, за ней следуют такие японские компании, как Roma и Sumitomo Electric Industries.

Оценки рассчитывались по объему и вниманию на основе данных о патентах США, опубликованных по состоянию на 29 июля. Карбид кремния используется в качестве заменителя существующего материала подложки кремниевых полупроводников, что способствует повышению производительности и энергосбережению силовых полупроводников. В таких областях, как производство электромобилей (EV) и инверторов для фотоэлектрических систем производства электроэнергии, область применения карбида кремния постоянно расширяется. Ожидается, что в декарбонизированном обществе спрос будет расти.

 

 Анализ результатов патентов показывает, что компания Cree, занимающая первое место, имеет преимущества в области подложек из карбида кремния и патентов на кристаллизацию. №2 Roma и №5 Denso имеют преимущества в снижении потерь мощности, №3 Sumitomo Electric имеет более прочную кристаллическую структуру, чем карбид кремния, а №4 Mitsubishi Electric имеет преимущество в структуре полупроводниковых приборов.

У DENSO большие цели

В 2019 году Toyota и Denso совместно объявили о создании нового совместного предприятия. Новая компания в основном занимается разработкой автомобильных полупроводниковых технологий нового поколения. Они сосредоточили свое внимание на оксиде галлия и алмазе, силовых полупроводниках, которые могут бросить вызов SiC (карбиду кремния) и GaN (нитриду галлия).

Благодаря углубленным исследованиям базовой структуры и технологии обработки продукции новое совместное предприятие сосредоточится на разработке передовых перспективных технологий для электронных компонентов, таких как силовые модули для электромобилей или периферийные датчики мониторинга для автономных транспортных средств.

Будучи одним из немногих производителей оригинального оборудования (OEM) в мире, способных производить IGBT, Toyota тесно сотрудничает с Fuji Electric, Mitsubishi Electric и Denso. Приобретая долю в Infineon, Denso сотрудничает с FLOSFIA, технологическим стартапом, основанным Киотским университетом, для развития разработки и внедрения автомобильных полупроводниковых продуктов. Все компании инвестируют и разрабатывают новое поколение силовых полупроводниковых приборов, чтобы снизить стоимость и уменьшить габариты силовых модулей для электромобилей.

Отказ от ответственности: Эта статья воспроизведена из «Альянса инноваций в области широкозонных полупроводниковых технологий». Эта статья отражает только личное мнение автора и не отражает точку зрения Sac Micro и отрасли. Он предназначен только для перепечатки и распространения и поддерживает защиту прав интеллектуальной собственности. Пожалуйста, укажите при перепечатке. Первоначальный источник и автор, если есть какие-либо нарушения, пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы удалить его.