Perouilles technologiques futures dans les dispositifs de puissance

En tant que composants centraux de la conversion d'énergie électrique et du contrôle des circuits des dispositifs électroniques, les semi-conducteurs de puissance ont un grand potentiel de développement dans les champs automobiles et industriels, et leur demande augmente également.

Previously, at the '2023 China Automotive Semiconductor New Ecosystem Forum' held in Wuxi, Ding Rongjun, an academician of the Chinese Academy of Engineering, attended the conference and delivered a keynote speech on 'Development and Application of Power Semiconductor Technology'，the development history of power semiconductors, the technical characteristics and applications of power devices, and the technical trends of power semiconductors in L'avenir est élaboré.

Le développement de dispositifs de puissance a favorisé les changements industriels dans le domaine industriel

L'académicien Ding Rongjun estime que les semi-conducteurs de puissance sont des processeurs 'électriques et électriques ' et des semi-conducteurs de puissance seront utilisés chaque fois que l'énergie sera transmise. Depuis que le premier transistor bipolaire à base de germanium au monde a été inventé par Bell Laboratories aux États-Unis en 1947, l'ère de l'industrie de la microélectronique a commencé.

De l'avis de l'académicien Ding Rongjun, l'histoire du développement du rail mondial à grande vitesse est également une histoire de l'innovation de la technologie des semi-conducteurs de puissance et des progrès industriels. Des diodes de redresseur aux thyristors, la technologie de l'électronique de puissance est née; L'émergence de thyristors a favorisé l'avancement des locomotives du redresseur à la technologie de locomotive contrôlée par les phases; Des thyristors aux GTO, la mise à niveau technologique des disques CC aux entraînements AC a été réalisé;

Du GTO à IGBT, Digital Drive and Control a été réalisé, qui a favorisé le développement d'une technologie de transport ferroviaire à grande vitesse et lourd.

En regardant en arrière sur le développement de dispositifs de puissance, l'académicien Ding Rongjun estime: 'De la découverte des matériaux de germanium à nos jours, le développement de dispositifs de puissance a été inférieur à un siècle. Cependant, avec l'attrait des exigences de l'application, les semi-conducteurs de puissance ont rapidement développé la transformation industrielle de l'ensemble du domaine industriel. ' '

'Cependant, contrairement aux puces numériques, les puces numériques poursuivent des processus de fabrication avancés et les nouveaux produits remplacent souvent les anciens produits. Dans les semi-conducteurs de puissance, qu'il s'agisse d'une diode ou d'une IGBT, chaque appareil a ses propres caractéristiques et applications. Par conséquent, il est difficile de dire que l'émergence de nouveaux appareils peut remplacer complètement les autres appareils.

IGBT est un produit représentatif de la troisième révolution technique des dispositifs de semi-conducteurs de puissance

Les caractéristiques de l'IGBT sont le lecteur de tension, l'impédance d'entrée élevée, le courant de petit entraînement, la fréquence de commutation rapide, la tension de traits élevée, la plage d'application 600V ~ 6500 V, il peut être largement utilisé dans le transit ferroviaire, le réseau intelligent, l'énergie nouvelle, l'aérospatiale, la conduite de navires, la conversion de la fréquence AC, la génération d'électricité, la moteur de moteur, les champs automobiles et d'autres champs industriels.

Du point de vue de la demande, les nouveaux véhicules énergétiques utilisent principalement des IGBT 750V-1200 V, avec une demande annuelle de plus d'un million d'unités, montrant une croissance explosive; Le transport ferroviaire est le champ de demande le plus important pour les IGBT à haute tension, avec une demande annuelle d'environ 300 000 unités; Dans le domaine de la nouvelle énergie, les convertisseurs éoliens et les onduleurs photovoltaïques utilisent principalement des modules IGBT M et H 1200 V-1700 V, avec une demande annuelle d'environ 500 000 unités; Les demandes de grille utilisent principalement un soudage 3300 V et 4500 V IGBT d'état, avec une demande annuelle d'environ plusieurs mille.

Les nouveaux matériaux et les nouvelles topologies sont des voies clés pour les futures percées technologiques dans les dispositifs de puissance

Le développement de la technologie de dispositif d'alimentation est motivé par les besoins inhérents à 'Amélioration des performances ' et 'Réduire le coût '. Par conséquent, pour la tendance de développement de la technologie des semi-conducteurs de puissance à l'avenir,

L'académicien Ding Rongjun estime que les matériaux à base de SI approchent progressivement de leurs limites physiques et que la loi de Moore approche de la limite de performance, les nouveaux matériaux et les nouvelles topologies seront le chemin clé des futures percées technologiques dans les appareils semi-conducteurs de puissance. À l'avenir, 'Nouveaux matériaux, nouvelles structures, nouveaux emballages et intelligence ' pour réaliser l'évolution technologique des dispositifs de puissance.