ماژولهای کاربید سیلیکون (SiC) برای بهبود کارایی سیستمهای قوای محرکه خودروهای الکتریکی بسیار مهم در نظر گرفته میشوند. تغییر قابل توجه از دستگاه های مبتنی بر سیلیکون به دستگاه های کاربید سیلیکون کمک زیادی به افزایش چگالی توان در سیستم های قدرت می کند و در عین حال اندازه، وزن و مهمتر از همه هزینه وسایل نقلیه الکتریکی را کاهش می دهد. این به این دلیل است که اگرچه نیمه هادی های قدرت مبتنی بر سیلیکون هنوز در حال بهینه سازی هستند، اما از نظر تلفات هدایت و سوئیچینگ به محدودیت های عملیاتی خود رسیده اند. کاربید سیلیکون، با فاصله باند گسترده تر (3.26eV در مقایسه با 1.12eV سیلیکون)، می تواند چنین تلفاتی را کاهش دهد و عملکرد عالی در دمای بالا و فرکانس بالا را ارائه دهد.

بسیاری از تولیدکنندگان تراشه SiC قبلاً خطوط تولید سیلیکون 150 میلی متری خود را به تولید SiC تبدیل کرده اند. ولیادیس اظهار داشت: "رویکرد بسیار موفق تاکنون، فرآوری کاربید سیلیکون در کارخانه های سیلیکون بالغ و کاملا مستهلک شده با سرمایه گذاری حدود 30 میلیون دلار بوده است که بازدهی فوق العاده ای را به همراه داشته است." هزینه به ویژه برای ماژول های قدرت مهم است. با استفاده از کاربید سیلیکون، شما تقریباً سه برابر هزینه تراشه های نیمه هادی را می پردازید، اما هزینه کلی سیستم در نهایت کمتر از ماژول های قدرت سیلیکونی است، که برخلاف شهود است. اما پاسخ ساده است. توانایی کارآمدی در فرکانس های بالا به طور قابل توجهی حجم اجزای مغناطیسی و غیرفعال را کاهش می دهد و هزینه بالاتر تولید تراشه را جبران می کند.

با این حال، هیچ کارخانه قدیمی که بتواند هزینه بازسازی 30 میلیون دلاری این صنعت را داشته باشد، باقی نمانده است. کارخانه های جدید ویفر کاربید سیلیکون به سرعت در حال ساخت هستند. در همین حال، شرکت های غیر ویفری برای ظرفیت با هم رقابت می کنند.

رالف بورنفلد، معاون ارشد نیمه هادی ها و ماژول های بوش، گفت: ما دو بازار متقابل داریم - بازار خودرو و بازار انرژی های تجدیدپذیر که هر دو به دنبال ظرفیت هستند. ما از همهگیری COVID-19 آموختهایم که یک بازار رقیب میتواند بازار دیگری را تعطیل کند، بنابراین باید این موضوع را در نظر بگیریم.» بوش در حال حاضر در حال تولید ماژول های SiC MOSFET نسل سوم با ولتاژ شکست 1,200 ولت است.

دستگاههای SiC مخصوصاً برای اتومبیلها مناسب هستند، زیرا میتوانند در دماهای بالاتر در محیطهای سخت کار کنند و چگالی توان بالایی را فراهم میکنند. دستگاه های قدرت SiC به تلفات سوئیچ بسیار کم و RDSon بسیار کم (مقاومت بین منبع و تخلیه در هنگام کار) دست می یابند. RDSon کوچکتر با تلفات توان کمتر در ماسفت ها مرتبط است.

قابلیت دستگاه با مواد SiC شروع می شود. "کیفیت کریستال عامل کلیدی است که همه بازیکنان در 20 سال گذشته به آن پرداخته اند، اما هنوز نابجایی های صفحه پایه، گسل های روی هم و غیره در کریستال وجود دارد که باید برای ساخت 20، 30 و 40 طراحی شود. کریستف مالویل، معاون ارشد نوآوری SOITEC گفت: دستگاههای XNUMX میلیمتر مربع. زمانی که چهار سال پیش وارد حوزه کاربید سیلیکون شدیم، اولین چیزی که متوجه شدیم این بود که از یک شمش به شمش دیگر و از یک ویفر به ویفر دیگر، که مهندسان معمولاً باید اپیتاکسی را با آن تنظیم و اعتبار سنجی کنند، وجود دارد. بنابراین، اجرای آن در تولید هنوز لاغر نشده است."

از نظر جنبه های الکتریکی، دستگاه های قدرت می توانند به اندوکتانس های انگلی، جرقه و سایر چالش ها حساس باشند. برخلاف کارخانههای سیگنال مختلط آنالوگ که در آنها انقباض وجود ندارد، پارامترها تمرکز اصلی هستند و مهندسان قدرت باید با تغییرات کنار بیایند.

دیتر راتی، مدیرعامل DR Yield گفت: "در گذشته، (آنالوگ) کوچک شد. از آنجایی که نیمه هادی های ترکیبی مانند کاربید سیلیکون، نیترید گالیوم و آرسنید گالیم به جریان اصلی تبدیل می شوند و سریعتر رشد می کنند، مسائل مربوط به عملکرد پارامتری بهبود می یابد.