Μελλοντικές τεχνολογικές ανακαλύψεις σε συσκευές ισχύος

Καθώς τα βασικά συστατικά της μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας και του ελέγχου κυκλώματος των ηλεκτρονικών συσκευών, οι ημιαγωγοί ισχύος έχουν μεγάλο αναπτυξιακό δυναμικό στα αυτοκίνητα και βιομηχανικά πεδία και η απαίτησή τους αυξάνεται επίσης.

Προηγουμένως, στο '2023 China Automotive Semiconductor New Ecosystem Forum ' που πραγματοποιήθηκε στο Wuxi, ο Ding Rongjun, ένας ακαδημαϊκός της Κινεζικής Ακαδημίας Μηχανικών, παρακολούθησαν το συνέδριο και έδωσαν μια βασική ομιλία για την «ανάπτυξη και την εφαρμογή της τεχνολογίας ημιαγωγών εξουσίας». Οι ημιαγωγοί στο μέλλον επεξεργάζονται.

Η ανάπτυξη συσκευών ισχύος έχει προωθήσει βιομηχανικές αλλαγές στον βιομηχανικό τομέα

Ο ακαδημαϊκός Ding Rongjun πιστεύει ότι οι ημιαγωγοί ισχύος είναι 'Ηλεκτρικές και ηλεκτρικές ' CPU και οι ημιαγωγοί ισχύος θα χρησιμοποιούνται όποτε μεταδίδεται ενέργεια. Δεδομένου ότι το πρώτο διπολικό τρανζίστορ με έδρα το γερμανικό, εφευρέθηκε από το Bell Laboratories στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1947, ξεκίνησε η εποχή της μικροηλεκτρονικής βιομηχανίας.

Κατά την άποψη του ακαδημαϊκού Ding Rongjun, το ιστορικό ανάπτυξης της παγκόσμιας σιδηροτροχιάς υψηλής ταχύτητας είναι επίσης ιστορικό τεχνολογίας ημιαγωγών και βιομηχανικής προόδου. Από τις διόδους ανορθωτή έως τους θυρίστορ, γεννήθηκε η τεχνολογία ηλεκτρικής ενέργειας. Η εμφάνιση θυρίστορων προώθησε την πρόοδο των ατμομηχανών ανορθωτή στην τεχνολογία που ελέγχεται από τη φάση. Από τους θυρίστορ σε GTOs, πραγματοποιήθηκε η τεχνολογική αναβάθμιση από τις μονάδες DC σε μονάδες AC.

Από το GTO σε IGBT, έχουν πραγματοποιηθεί ψηφιακή κίνηση και έλεγχος, η οποία έχει προωθήσει την ανάπτυξη τεχνολογίας υψηλής ταχύτητας και βαρέως τύπου σιδηροδρομικής μεταφοράς.

Κοιτάζοντας πίσω την ανάπτυξη συσκευών ισχύος, ο ακαδημαϊκός Ding Rongjun πιστεύει: 'Από την ανακάλυψη των υλικών γερμανίου μέχρι σήμερα, η ανάπτυξη των συσκευών ισχύος ήταν λιγότερο από έναν αιώνα.

'Ωστόσο, σε αντίθεση με τις ψηφιακές μάρκες, οι ψηφιακές μάρκες ακολουθούν προηγμένες διαδικασίες παραγωγής και τα νέα προϊόντα συχνά αντικαθιστούν τα παλαιά προϊόντα. Στους ημιαγωγούς ισχύος, είτε πρόκειται για δίοδο είτε για χρήση, είναι δύσκολο να πει κανείς ότι η εμφάνιση των νέων συσκευών μπορεί να αντικαταστήσει εντελώς άλλες συσκευές και κάθε συσκευή ισχύος έχει τη χρήση του για χρήση.

Το IGBT είναι ένα αντιπροσωπευτικό προϊόν της τρίτης τεχνικής επανάστασης των συσκευών ημιαγωγών ισχύος

Τα χαρακτηριστικά του IGBT είναι η μονάδα τάσης, η υψηλή αντίσταση εισόδου, το μικρό ρεύμα κίνησης, η συχνότητα γρήγορης μεταγωγής, η υψηλή τάση αντοχής, η περιοχή εφαρμογής 600V ~ 6500V, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως στη διαμετακόμιση σιδηροτροχιάς, το έξυπνο πλέγμα, τη νέα ενέργεια, την αεροδιαστημική, την κίνηση του πλοίου, τη μετατροπή συχνότητας AC, την παραγωγή αιολικής ενέργειας, την κινητήρια κίνηση, την αυτοκινητοβιομηχανία και άλλα βιομηχανικά πεδία.

Από την άποψη της ζήτησης, τα νέα ενεργειακά οχήματα χρησιμοποιούν κυρίως IGBTs 750V-1200V, με ετήσια απαίτηση άνω των 1 εκατομμυρίων μονάδων, που δείχνουν εκρηκτική ανάπτυξη. Οι σιδηροδρομικές μεταφορές είναι το μεγαλύτερο πεδίο ζήτησης για IGBTs υψηλής τάσης, με ετήσια απαίτηση περίπου 300.000 μονάδων. Στον τομέα της νέας ενέργειας, οι μετατροπείς αιολικής ενέργειας και οι φωτοβολταϊκοί μετατροπείς χρησιμοποιούν κυρίως τις μονάδες IGBT M και H 1200V-1700V, με ετήσια απαίτηση περίπου 500.000 μονάδων. Οι εφαρμογές πλέγματος χρησιμοποιούν κυρίως τη συγκόλληση 3300V και το 4500V Primping IGBTs, με ετήσια απαίτηση περίπου αρκετών δέκα χιλιάδων.

Τα νέα υλικά και οι νέες τοπολογίες αποτελούν βασικές διαδρομές για μελλοντικές τεχνολογικές ανακαλύψεις στις συσκευές ισχύος

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας των συσκευών ισχύος καθοδηγείται από τις εγγενείς ανάγκες της 'βελτίωσης της απόδοσης ' και 'μείωσης του κόστους '. Ως εκ τούτου, για την τάση ανάπτυξης της τεχνολογίας ημιαγωγών ισχύος στο μέλλον,

Ο ακαδημαϊκός Ding Rongjun πιστεύει ότι καθώς τα υλικά που βασίζονται σε SI πλησιάζουν σταδιακά τα φυσικά τους όρια και ο νόμος του Moore προσεγγίζει το όριο απόδοσης, τα νέα υλικά και οι νέες τοπολογίες θα είναι η βασική πορεία για τις μελλοντικές τεχνολογικές ανακαλύψεις σε συσκευές ημιαγωγών ισχύος. Στο μέλλον, 'νέα υλικά, νέες δομές, νέες συσκευασίες και νοημοσύνη' για να πραγματοποιήσουν την τεχνολογική εξέλιξη των συσκευών ισχύος.