In 2020, when most fast charging source manufacturers are still exploring the 65W gallium nitride fast charging market,Baseus là công ty tiên phong trong ngành với bộ sạc nhanh 120W sử dụng công nghệ gallium nitride + silicon carbide.Chính sản phẩm này đã biến "sạc nhanh bằng silicon carbide" từ ý tưởng thành hiện thực lần đầu tiên, mở ra cánh cửa cho việc sử dụng thương mại silicon carbide trong lĩnh vực sạc nhanh.

Tiếp theo,MOMAX,REMAXCác nhà sản xuất khác cũng đã làm theo và cho ra mắt nhiều nguồn sạc nhanh công suất cao 100 watt dựa trên silicon carbide, điều này cũng giúp ngày càng nhiều người trong ngành và người tiêu dùng hiểu rõ hơn về silicon carbide.

1. Official announcement: Silicon carbide is included in the 14th Five-Year Plan

Ngày 13 tháng 3 năm 2021, Tân Hoa Xã đăng tải "Kế hoạch 5 năm lần thứ 14 về phát triển kinh tế và xã hội quốc gia của Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa và đề cương các mục tiêu dài hạn đến năm 2035". Trong lĩnh vực "mạch tích hợp", cacbua silic,gali nitrideCần phải phát triển các chất bán dẫn có dải năng lượng rộng.

Silicon carbide và gallium nitride đều là các vật liệu bán dẫn có dải năng lượng rộng thuộc thế hệ thứ ba. Việc chúng được đề cử trong "Kế hoạch 5 năm lần thứ 14" cho thấy tầm quan trọng của chúng đã lên đến cấp quốc gia. Tôi tin rằng với sự hỗ trợ của đất nước, chúng ta sẽ nhanh chóng tạo ra môi trường thuận lợi cho sự phát triển của các chất bán dẫn thế hệ thứ ba, và triển vọng rất đáng được kỳ vọng.

2. Ưu điểm của silicon carbide đối với sạc nhanh

Silicon carbide (SiC) là một hợp chất của cacbon và silic. Vật liệu đơn tinh thể silicon carbide hiện đang được chế tạo bằng phương pháp vận chuyển hơi vật lý (PVT). Ở nhiệt độ cao trên 2000°C, bột cacbon và bột silic bị phân hủy thành các nguyên tử thông qua nhiệt độ cao, và được lắng đọng trên tinh thể mầm silicon carbide thông qua kiểm soát nhiệt độ để tạo thành các tinh thể silicon carbide.

Là vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba, silicon carbide (SiC) có độ bền điện môi cao hơn, tốc độ trôi điện tử bão hòa nhanh hơn và độ dẫn nhiệt cao hơn so với silicon (Si). Do đó, khi được sử dụng trong các thiết bị bán dẫn, các thiết bị silicon carbide có các đặc tính như điện áp chịu đựng cao, tốc độ chuyển mạch nhanh, điện trở bật thấp và hiệu suất cao, giúp giảm tiêu thụ năng lượng và giảm kích thước hệ thống.

Silicon carbide có thể được sử dụng rộng rãi trong xe điện, bộ biến tần, vận tải đường sắt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, nguồn điện gia dụng và các lĩnh vực khác. Trong những năm gần đây, với sự phổ biến của công nghệ sạc nhanh USB PD và sự hoàn thiện của công nghệ gallium nitride, thị trường nguồn sạc nhanh công suất cao đã dần hình thành. Các điốt silicon carbide cũng bắt đầu xuất hiện trên thị trường nguồn điện gia dụng và đã thâm nhập vào nhiều chuỗi cung ứng sạc nhanh công suất cao hàng trăm watt, giúp các nguồn sạc nhanh đạt được hiệu quả cao hơn và kích thước nhỏ gọn hơn.

Mạng lưới Charging Head Network được biết rằng trong số các sản phẩm nguồn sạc nhanh công suất cao,Điốt silicon carbide chủ yếu được sử dụng cho mạch chỉnh lưu tăng áp trong tầng PFC.Khi kết hợp với các thiết bị điện tử công suất gallium nitride, tần số hoạt động của mức PFC có thể được tăng từ dưới 100KHz trong sạc nhanh truyền thống lên 300KHz, nhờ đó giảm kích thước của cuộn cảm tăng áp, đạt được thiết kế mật độ công suất cao và cũng cải thiện đáng kể hiệu suất của nguồn điện.

Trong các bộ nguồn chuyển mạch, do sử dụng tụ lọc dung lượng lớn sau khi chỉnh lưu, tải điện dung xuất hiện. Khi tụ điện được nạp và xả, một lượng lớn sóng hài bậc cao sẽ được tạo ra trong lưới điện, gây ô nhiễm và nhiễu. Người ta bắt đầu đưa mạch PFC vào các bộ nguồn chuyển mạch. Các bộ nguồn chuyển mạch có công suất trên 75W bắt buộc phải bổ sung mạch PFC để cải thiện hệ số công suất và hiệu chỉnh đặc tính tải.

Mạch bù hệ số công suất (PFC) được chia thành hai loại: thụ động và chủ động. Loại thụ động sử dụng một cuộn cảm lớn để bù nối tiếp. Nhược điểm chính của nó là kích thước lớn và hiệu suất thấp. Với sự phát triển nhanh chóng của các thiết bị bán dẫn trong những năm gần đây, PFC thụ động đã được thay thế hoàn toàn bằng PFC chủ động. PFC chủ động sử dụng bộ điều khiển PFC, ống chuyển mạch, cuộn cảm và điốt để tạo thành mạch tăng áp. Nó có ưu điểm là kích thước nhỏ, dải điện áp đầu vào rộng và hiệu quả bù hệ số công suất tốt.

Do đó, silicon carbide ngày càng thu hút sự chú ý trong lĩnh vực nguồn điện tiêu dùng và dần trở thành yếu tố cạnh tranh cốt lõi của các sản phẩm sạc nhanh công suất cao.

3. Silicon carbide suppliers in the fast charging market

Mạng lưới Charging Head Network đã tìm hiểu qua nghiên cứu và nhận thấy hiện có năm nhà cung cấp silicon carbide trên thị trường có thể được sử dụng trong lĩnh vực nguồn sạc nhanh USB PD công suất cao, đó là Alpha Power Solutions, Global Power Tyco Tianrun, Maplesemi, SGKS Sen Guoke và PY Pingwei.

Bảng xếp hạng sau đây không được sắp xếp theo thứ tự cụ thể nào và chỉ được sắp xếp theo thứ tự bảng chữ cái theo thương hiệu để thuận tiện cho người đọc.

Giải pháp điện Alpha

Công ty Alpha Power Solutions (APS) được thành lập năm 2017 và chuyển trụ sở chính từ Hồng Kông đến Thượng Hải năm 2019. Đây là công ty nội địa đầu tiên phát triển thành công công nghệ sản xuất tấm wafer silicon carbide 6 inch. Công ty kết hợp các quy trình SiC chủ chốt độc quyền để tập trung vào sản xuất các thiết bị SiC công suất cao. Đến nay, công ty đã phát triển hơn 30 sản phẩm và sở hữu độc lập hơn 30 bằng sáng chế và ứng dụng. Hiện tại, các sản phẩm diode SiC sản xuất hàng loạt hàng đầu trong ngành có điện áp tối đa 3300V và dòng điện lên đến 50A.

Alpha Power Solutions là công ty trong nước đầu tiên sản xuất thử nghiệm thành công tấm wafer silicon carbide 6 inch tại xưởng sản xuất wafer silicon; công ty trong nước đầu tiên áp dụng công nghệ làm mỏng trong sản xuất điốt silicon carbide; công ty trong nước đầu tiên sở hữu bằng sáng chế riêng về kiến ​​trúc JBS (Buffer JBS); và là nhà cung cấp thiết bị silicon carbide trong nước đầu tiên đạt được hiệu suất và chất lượng sản phẩm tương đương với các nhà sản xuất quốc tế.

Theo báo cáo,Công ty Chuangneng Power ra mắt điốt silicon carbide ACD06PS065G.Nó có thể được sử dụng trong các bộ biến tần năng lượng mặt trời, bộ chuyển đổi AC/DC, bộ chuyển đổi DC/DC và bộ nguồn dự phòng, v.v. Điều đáng chú ý làThe device also participated in the development of the industry’s first silicon carbide + gallium nitride fast chargeĐiều này cho phép silicon carbide được chính thức thương mại hóa trong lĩnh vực nguồn điện dân dụng.

Công ty TNHH Công nghệ Bán dẫn Tyco Tianrun (Bắc Kinh) là một trong những đơn vị tiên phong trong việc công nghiệp hóa các thiết bị điện tử công suất silicon carbide (SiC) tại Trung Quốc. Tyco Tianrun cam kết phát triển ngành công nghiệp sản xuất thiết bị điện tử công suất bán dẫn của Trung Quốc và cung cấp các sản phẩm thiết bị điện tử công suất bán dẫn chất lượng cao cùng dịch vụ chuyên nghiệp cho người tiêu dùng thiết bị điện tử công suất trên toàn cầu.

Tập đoàn Tyco Tianrun sở hữu một nhà máy sản xuất tấm bán dẫn hoàn chỉnh tại Bắc Kinh.Và đã xây dựng một dây chuyền sản xuất chip điện tử silicon carbide 6 inch tại Lưu Dương, Hồ Nam.Công nghệ này có thể thực hiện quy trình sản xuất các thiết bị bán dẫn công suất trên tấm wafer SiC 4/6 inch. Là một công ty nghiên cứu, phát triển, sản xuất và cung cấp dịch vụ nền tảng về silicon carbide trong nước, dòng sản phẩm của Tyco Tianrun bao gồm các sản phẩm công nghệ cốt lõi cơ bản, các sản phẩm đúc silicon carbide và nhiều bộ giải pháp công nghiệp.

Hiện nay, các dòng sản phẩm thiết bị silicon carbide của Tyco Tianrun với các thông số 650V/2A-100A, 1200V/2A-50A, 1700V/5A-50A, 3300V/0.6A-50A và các sản phẩm khác đã được đưa vào sản xuất hàng loạt.Và cho ra mắt hai điốt silicon carbide chuyên dụng cho mạch PFC sạc nhanh.Chất lượng sản phẩm hoàn toàn tương đương với trình độ cao cấp của ngành công nghiệp quốc tế.

Tyco Tianrun đang thúc đẩy việc ứng dụng các thiết bị điện SiC vào nhiều lĩnh vực rộng hơn thông qua việc hợp tác nghiên cứu và phát triển với các đối tác trong ngành, các viện nghiên cứu khoa học và các chuyên gia trong và ngoài nước.

Được thành lập vào năm 2014, Mepson Semiconductor là một công ty chuỗi công nghiệp hoàn chỉnh tích hợp nghiên cứu và phát triển, thiết kế, sản xuất, bán hàng và dịch vụ. Đây là một doanh nghiệp công nghệ cao cấp quốc gia, chủ yếu hoạt động trong lĩnh vực sản xuất MOS công suất, MOS điện áp trung và thấp, MOS siêu tiếp giáp, MOS silicon carbide, điốt silicon carbide và các sản phẩm khác.

Công ty Mepsen Semiconductor tập trung vào thiết kế, phát triển, thử nghiệm và kinh doanh các sản phẩm thiết bị điện tử công suất dựa trên các cấu trúc quy trình tiên tiến như Planar VDMOS, Trench MOS, SJMOS, SiC SBD, SiC MOS và các công nghệ khác. Với mục tiêu thị trường là các lĩnh vực điện tử tiêu dùng, công nghiệp, năng lượng mới, v.v., chúng tôi cam kết trở thành một công ty sản xuất linh kiện điện tử hàng đầu thế giới.

Nó được hiểu rằngMepson ra mắt điốt silicon carbide cho mạch PFCVới khả năng chịu điện áp 650V và chịu nhiệt độ 175 độ, sản phẩm này hiện đã được đưa vào sử dụng.MOMAXvàREMAXChuỗi cung ứng của hai thương hiệu phụ kiện nổi tiếng đã được khách hàng nhất trí công nhận về hiệu quả hoạt động.

SGKS Sen Guoke

Công ty TNHH Công nghệ Thâm Quyến Senguoke được thành lập vào tháng 11 năm 2013 và là một công ty thiết kế bán dẫn không sở hữu nhà máy sản xuất. Trụ sở chính của công ty đặt tại Khu Công nghệ Sinh thái Khoa học, Quận Nanshan, Thâm Quyến, và có các trung tâm nghiên cứu và phát triển cũng như vận hành tại Thâm Quyến và Thành Đô.

Kể từ khi thành lập, Senguoke đã cho ra mắt các sản phẩm Vision-ADAS (Hệ thống hỗ trợ lái xe nâng cao), thiết bị ghi hình AI và chip nguồn, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô và điện tử tiêu dùng. Năm 2018, công ty bắt đầu đầu tư vào phát triển chip điều khiển động cơ và thiết bị nguồn SiC. Đến năm 2020, các sản phẩm này đã bắt đầu tạo được dấu ấn trên thị trường.

Senguoke cung cấp các giải pháp chip và hệ thống tổng thể trong các thị trường như thiết bị ghi hình 4G, hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến (ADAS) và chuông cửa thông minh cảm biến mắt mèo, mang đến cho khách hàng dịch vụ trọn gói và tạo ra nhiều cơ hội hơn cho các đối tác thượng nguồn và hạ nguồn.

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.

Công ty Pingwei tọa lạc tại Khu công nghiệp Liangping, Trùng Khánh, chuyên sản xuất các loại linh kiện bán dẫn, bao gồm điốt chỉnh lưu, điốt phục hồi nhanh, TVS, điốt Zener, điốt Schottky, cầu chỉnh lưu, MOSFET, IGBT, linh kiện chỉnh lưu đồng bộ, linh kiện SiC và GaN, v.v. Công ty có diện tích 240,000 mét vuông, vốn điều lệ 350 triệu nhân dân tệ và tổng vốn đầu tư hơn 1.5 tỷ nhân dân tệ.

The company has 45 packaging production lines and 6 pilot production lines, and has built an independent controllable semiconductor discrete intelligent manufacturing workshop. It produces and sells 20 billion various power semiconductor devices annually. It is the largest comprehensive supplier of power semiconductor devices supporting power supplies in China.

Ứng dụng mạch chỉnh lưu PFC cho sạc nhanh PD công suất cao.Pingwei ra mắt điốt silicon carbide PASC0665GG.Với đặc tính không phục hồi ngược/không phục hồi thuận, hoạt động hiệu quả, tốc độ chuyển mạch cực nhanh và đặc tính chuyển mạch không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

4. Vỏ sạc nhanh bằng silicon carbide

Với những đặc tính độc đáo, silicon carbide đã bắt đầu nổi lên như một nguồn sạc nhanh công suất cao, mật độ cao và được nhiều công ty sản xuất nguồn sạc nhanh ưa chuộng. Charging Head Network đã tìm hiểu từ các lần tháo dỡ trước đây và nhận thấy hiện nay có một số lượng đáng kể các vật liệu này.Sạc nhanh Baseus 120W,Sạc nhanh MOMAX 100W,cũng nhưSạc nhanh REMAX 100WĐây là công ty đầu tiên giới thiệu công nghệ silicon carbide, cho phép các sản phẩm đạt được mật độ công suất cao hơn.

1,Bộ sạc GaN Baseus 2C1A 120W

Vào ngày 25 tháng 2 năm 2020, Baseus đã ra mắt bộ sạc gallium nitride + silicon carbide (GaN + SiC) đầu tiên trên thế giới và đã gây quỹ thành công trên Kickstarter. Sản phẩm này có công suất lên đến 120W và được trang bị cấu hình đầu ra đa cổng 2C1A. Gallium nitride (GaN) và silicon carbide (SiC) được sử dụng trong bộ sạc Baseus Galio 120W hiện là những vật liệu bán dẫn điện tử tiên tiến nhất. Đặc tính tần số cao của chúng có ưu điểm trong việc truyền tải điện áp cao và dòng điện lớn, điều này có nghĩa là có thể đạt được hiệu suất cao hơn, sinh nhiệt thấp hơn và kích thước nhỏ hơn.

Được biết, bộ sạc Baseus Galio 120W sử dụng điốt silicon carbide của Alpha Power trong mạch chỉnh lưu PFC, mã sản phẩm: ACD06PS065G; nó được kết hợp với thiết bị nguồn nano-gallium nitride và bộ điều khiển PFC của ON Semiconductor thực hiện hiệu chỉnh hệ số công suất chủ động.

2,Bộ sạc nhanh MOMAX 100W 2A2C sử dụng công nghệ gallium nitride.

Bộ sạc Momis 100W 2A2C sử dụng pin gallium nitride có thân máy hình vuông và phẳng, được trang bị các chân cắm có thể gập lại. Nhờ thiết kế chân cắm, nó cũng hỗ trợ lắp ráp các chân cắm có thông số kỹ thuật khác, giúp sản phẩm dễ mang theo và phù hợp với nhiều khu vực. Bộ sạc hỗ trợ các giao thức sạc nhanh QC, AFC, FCP, SCP, MTK PE+2.0, PD và PPS, và hai loại giao diện được thiết kế để hỗ trợ cắm mà không cần tìm kiếm, giúp người dùng dễ sử dụng. Giao diện hỗ trợ sạc nhanh 100W, 65W+30W và Huawei 22.5W, được hỗ trợ rộng rãi và rất thiết thực. Toàn bộ sản phẩm đều nhỏ gọn và dễ sử dụng.

Bộ sạc của MOMAX sử dụng điốt silicon carbide Mipsen MSD06065V1, ống chuyển mạch gallium nitride Innosec INN650D2 và bộ điều khiển PFC NXP để hiệu chỉnh hệ số công suất chủ động. Được biết, Mepsen MSD06065V1 là một điốt Schottky silicon carbide chịu điện áp 650V trong gói TO252.

3,Bộ sạc nhanh REMAX 100W 2A2C sử dụng công nghệ gallium nitride

Bộ sạc REMAX 100W 2A2C sử dụng công nghệ gallium nitride với vỏ ngoài màu trắng được xử lý bề mặt mờ, tạo nên vẻ ngoài tổng thể rất đơn giản. Bộ sạc được trang bị tổng cộng 4 giao diện, 2A2C, và hỗ trợ nhiều giao thức sạc nhanh thông dụng. Cổng USB-C và cổng USB-A có công suất đầu ra tối đa lần lượt là 100W và 30W, hỗ trợ sạc nhanh đồng thời nhiều cổng, đáp ứng nhu cầu sạc của máy tính xách tay, điện thoại di động, máy tính bảng, pin dự phòng và các thiết bị khác.

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.

Tổng hợp mạng đầu sạc

Trong số các nguồn sạc nhanh PD truyền thống, đặc biệt là sạc nhanh PD công suất cao 100 watt, hiệu suất luôn là vấn đề cấp bách mà các kỹ sư điện cần giải quyết. Để đạt được độ tin cậy của sản phẩm, hầu hết các bộ sạc phải hy sinh kích thước và thêm các bộ tản nhiệt diện tích lớn. Điều này cũng làm cho sản phẩm trở nên rất cồng kềnh và trải nghiệm người dùng không hoàn hảo; tình trạng này chỉ được cải thiện khi các chất bán dẫn thế hệ thứ ba được chính thức thương mại hóa trong lĩnh vực điện năng tiêu dùng.

Trong số các sản phẩm sạc nhanh công suất cao 100 watt, silicon carbide và gallium nitride là sự kết hợp tốt nhất. Chúng được sử dụng cùng nhau để tăng áp PFC và chỉnh lưu ở phần đầu của bộ nguồn. So với các thiết bị silicon truyền thống, không chỉ có thể cải thiện hiệu suất để đạt được hiệu ứng hình dạng cực, mà đặc tính tần số cao của nó còn có thể được sử dụng để giảm kích thước của cuộn cảm tăng áp, từ đó cải thiện mật độ công suất tổng thể của sản phẩm.

Khi số lượng thiết bị công suất cao tiếp tục tăng lên, nhu cầu thị trường về sạc nhanh đa cổng nhỏ gọn, công suất cao cũng ngày càng mạnh mẽ. Một mặt, điều này thúc đẩy kiến ​​trúc nguồn từ QR thông thường sang...PFC+LLC hiệu suất caoOn the other hand, the transformation has also deepened the dependence of fast charging sources on third-generation semiconductors. Silicon carbide has broader application prospects in the field of consumer power supplies.

Là một nhánh quan trọng của công nghệ bán dẫn thế hệ thứ ba, silicon carbide đã được nhiều nhà sản xuất đưa vào sản xuất trước đây. Lần này, việc quốc gia đưa công nghệ bán dẫn thế hệ thứ ba vào Kế hoạch 5 năm lần thứ 14 là một cơ hội hiếm có cho sự phát triển của silicon carbide.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được sao chép từ "Charging Head", một trang web ủng hộ việc bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn gốc và tác giả khi sao chép. Nếu phát hiện bất kỳ sự vi phạm nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi để gỡ bỏ.