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

Birçok güç sistemi silikon (Si) teknolojisinden silikon karbür (SiC) teknolojisine geçiş yapıyor. Bu, güç yarı iletken endüstrisinin 1980'lerde bipolar yarı iletkenlerden yalıtımlı geçitli bipolar transistörlere (IGBT'ler) geçişinden bu yana yaşadığı en büyük değişim olacak. Bu geçiş, etkilenen birçok endüstrinin alışılmadık bir şekilde kapsamlı bir değişim döneminden geçtiği bir zamanda gerçekleşiyor. Otomotiv endüstrisinden güneş enerjisine kadar, silikon karbürün (SiC) avantajları göz ardı edilemez hale geldi. Önemli bir değişimden geçerken, tüm büyük oyuncular silikon karbürü (SiC) teknolojilerine daha fazla entegre etmek için çalışıyor.

Otomotiv endüstrisi, benzeri görülmemiş değişimler geçiren modern bir endüstrinin en önemli örneklerinden biridir. Önümüzdeki on yılda, otomotiv endüstrisi içten yanmalı motorlardan elektrifikasyona geçiş yapacaktır. Silisyumun (Si) silisyum karbüre (SiC) dönüştürülmesi, elektrikli araçların daha verimli hale getirilmesinde ve iklim değişikliğinin etkilerine yönelik hükümet düzenlemelerine uyulmasında önemli bir rol oynamaktadır. Silisyum karbür (SiC) çözümleri, elektrikli araçları "bir üst seviyeye" taşımaya yardımcı olmakta, hızlı şarj altyapısı, sürücü invertörleri ve güç kaynakları gibi uygulamaları iyileştirmekte ve telekomünikasyon, askeri ve havacılık gibi uygulamalarda ilerlemeler sağlamaktadır.

Şekil 1. Laboratuvardaki Cree çalışanları

Elektrikli araç fırsatları

Tesla, Ford ve Volkswagen gibi otomobil üreticileri, tüketici talebinin artmaya devam etmesi ve hükümet düzenlemelerinin sıkılaşmasıyla birlikte önümüzdeki on yılda elektrikli araçlara 300 milyar dolardan fazla yatırım yapmayı planladıklarını açıkladı. Analistler, 2030 yılına kadar araç filosunun %15'inin tamamen elektrikli araçlardan (BEV) oluşacağını öngörüyor. Sonuç olarak, elektrikli araçlar için silisyum karbür (SiC) bileşenleri pazarı önümüzdeki yıllarda katlanarak büyüyecek.

Elektrikli araçlara bu kadar önem verilirken, üreticiler artık silisyum karbürün (SiC) avantajlarını göz ardı edemezler. Silisyum karbür (SiC), geleneksel elektrikli araçlarda kullanılan silisyum (Si) teknolojisine kıyasla pil menzilini artırır, performansını iyileştirir ve şarj sürelerini kısaltır. Sonuç olarak, birçok tedarikçi Cree ile birlikte elektrikli araç girişimleri duyurdu. Örneğin, Delphi Technologies, silisyum karbür (SiC) yarı iletkenleri kullanarak daha verimli, daha küçük ve daha hafif invertör sistemleri geliştirirken, ZF Grubu tamamen elektrikli güç aktarma sistemleri geliştiriyor. ABB Grubu ise silisyum karbür (SiC) tabanlı çeşitli güç sistemleri geliştiriyor ve tedarik ediyor.

Verimlilik artışı

Silisyum karbür (SiC), silisyum (Si) tabanlı IGBT'lere göre çok daha düşük anahtarlama kayıplarına sahiptir. Ek olarak, silisyum karbür cihazlarında dahili voltaj bulunmaz ve iletim kayıpları önemli ölçüde daha düşüktür. Sonuç olarak, silisyum karbür (SiC) daha yüksek güç yoğunluğuna sahiptir, daha hafiftir ve daha yüksek frekanslarda çalışır. Yakın zamanda yapılan bir otomotiv testinde, Cree'nin silisyum karbür (SiC) teknolojisi, silisyuma (Si) kıyasla invertör kayıplarını yaklaşık %78 oranında azaltmıştır.

Otomotiv dünyasında, bu verimlilik iyileştirmeleri güç aktarma sistemi çözümlerinde, güç dönüştürücülerde ve araç içi ve dışı şarj cihazlarında kullanılabilir. Silisyum karbür (SiC), geleneksel silisyum (Si) bazlı çözümlere kıyasla elektrikli araçların genel verimliliğini %5 ila %10 oranında artırabilir. Üreticiler bunu sürüş menzilini artırmak veya hantal ve pahalı bataryalara olan ihtiyacı azaltmak için kullanabilirler. Ek olarak, silisyum karbür (SiC) soğutma gereksinimlerini azaltır, yerden tasarruf sağlar ve silisyum (Si) bazlı çözümlere göre daha hafiftir. Silisyum karbür (SiC) ayrıca, şu anda menzili sadece 5 dakikada 75 mil artıran hızlı şarj cihazlarına da güç sağlar.

Silisyum karbür (SiC) çözümlerinin maliyetindeki sürekli düşüş, benimsenmesinde daha fazla artışa yol açmıştır. Otomobilleri örnek olarak ele alırsak, bir elektrikli araçta kullanılan silisyum karbür (SiC) bileşenlerinin değerinin yaklaşık 250 ila 500 dolar (güç gereksinimlerine bağlı olarak) olduğunu tahmin ediyoruz. Otomobil üreticilerinin pil maliyeti, pil ve invertör boyutu ve ağırlığı ile soğutma gereksinimlerindeki toplam tasarruf, elektrikli araç başına 2,000 dolara kadar çıkabilir. Silisyumdan (Si) silisyum karbüre (SiC) geçişi yönlendiren birçok başka faktör olsa da, bu nokta çok önemlidir.

Otomotiv sektörünün dışında

Otomotiv sektöründen gelen talep, Cree'nin 9 milyar dolarlık silisyum karbür (SiC) fırsatının yaklaşık yarısını oluştururken, güneş enerjisi, havacılık ve savunma ile iletişim altyapısı da talebin diğer önemli itici güçleri arasında yer alıyor. Canaccord Genuity'nin son tahminlerine göre, silisyum karbür (SiC) talebi 2030 yılına kadar 20 milyar doları aşacak.

2. Cree 650V MOSFET

Silisyum karbür (SiC) güç cihazları, endüstriyel ve enerji şirketlerinin güç ve alan kullanımını en üst düzeye çıkarmalarına da yardımcı olur. Silisyum karbür (SiC), yüksek frekanslı endüstriyel güç kaynaklarına ve kesintisiz güç kaynaklarına daha yüksek verimlilik, daha yüksek güç yoğunluğu ve daha hafif ağırlık kazandırır ve silisyum karbürün (SiC) faydaları kendi maliyetinin çok ötesindedir. Bu alanlarda, daha yüksek verimlilik daha yüksek kar anlamına gelir.

Güç elektroniği alanında, silisyum karbür (SiC), silisyumdan (Si) çok daha verimlidir ve üç kat daha yüksek güç yoğunluğuna sahiptir; bu da yüksek voltajlı sistemleri daha hafif, daha küçük, daha verimli ve daha uygun maliyetli hale getirir. Bu üstün performans bir kırılma noktasına ulaşmıştır ve üreticiler mevcut pazarda rekabetçi kalmak istiyorlarsa artık gözlerini kapatamazlar.

Yarı iletkenlerin geleceği

Silisyum karbürün (SiC) benimsenmesinde daha önce en büyük engel maliyet olmuştur. Ancak üretim ve deneyim artmaya devam ettikçe, maliyetleri de düşmeye devam etmektedir. Sonuç olarak, üretimi de daha verimli ve gelişmiş hale gelmiştir. Dahası, müşteriler silisyum karbürün (SiC) gerçek değerinin cihaz düzeyindeki karşılaştırmalardan ziyade sistem düzeyinde yattığını fark etmektedir. Çeşitli endüstrilerin ihtiyaçlarını karşılamak için silisyum karbür (SiC) üretimi daha da gelişecek, üretim artmaya devam edecek ve fiyatı düşmeye devam edecektir. Cree'yi örnek alacak olursak, Cree bu ihtiyaçları karşılamak için büyük ölçekli yatırımlar yapmıştır; bunlar arasında, en son teknolojiyi kullanan ve otomotiv sınıfı standartlarını karşılayan, üretim kapasitesini 2017'ye göre 30 kattan fazla artıracak bir fabrikanın New York Eyaleti'nde inşa edilmesi de yer almaktadır.

Silisyumdan (Si) silisyum karbüre (SiC) geçiş artık "olacak mı" veya "ne zaman olacak" sorusu değil, zaten oradayız. Birçok sektördeki büyük değişimlere tam olarak dahil olmak heyecan verici. Bu sektörlerin geleceği kesinlikle durağan değil ve benzeri görülmemiş değişimler görmeye devam edeceğiz. Ve bu değişimlere hızla uyum sağlayabilen üreticiler verimli sonuçlar elde edeceklerdir.

Not: Bu makale internetten alınmıştır ve fikri mülkiyet haklarının korunmasını desteklemektedir. Yeniden yayınlarken lütfen orijinal kaynağı ve yazarı belirtin. Herhangi bir telif hakkı ihlali durumunda, lütfen silinmesi için bizimle iletişime geçin.

Şirket telefon numarası: +86-0755-83044319
Faks: +86-0755-83975897
E-posta: 1615456225@qq.com
QQ: 3518641314 Yönetici Li

QQ: 332496225 Yönetici Qiu

Adres: Shenzhen, Longhua Yeni Bölgesi, Minzhi Caddesi No. 1079, Zhantao Teknoloji Binası, C Binası, Oda 809