SiC器件助力汽车和服务器电源发生重大改变

shuszhao

未来十年，人们对汽车电源和服务器电源的思考方式将发生变化。iPhone于2007年问世，这仅发生在12年前，而现在已没人能够想象生活中没有这台设备了。整个汽车行业在未来十年将发生相同的事情—人们将无法想象还开着燃油车的样子，而会看到向电动汽车和自动驾驶的重大转变。

无论是在充电基础设施DC-DC转换器，还是牵引逆变器中，碳化硅(SiC)将在这场变革中扮演核心角色。这也是UnitedSiC公司在7mΩ和9mΩ器件上投入研发的原因。

SiC技术的主要市场


UnitedSiC看好并专注于四个主要市场：汽车市场，我们可提供车载充电器、DC-DC转换器和牵引逆变器相关产品；工业市场，可提供电机驱动器、工业电池充电、快速充电系统；服务器电源市场，有功率因数校正和DC-DC转换设计；可再生能源市场，特别是提供太阳能逆变器。
还有一个有机会的市场，就是电路保护领域。我们的JFET技术在固态功率控制器和电路保护中也有非常大的用武之地。

共源共栅技术兼得SiC JFET和Si MOSFET的优势


功率器件设计最重要的是要做到易于使用。为此，不同于竞争对手，UnitedSiC采用共源共栅(cascode)技术，将SiC JFET与Si MOSFET集成在了一个封装中。
共源共栅技术的优点很多。首先，将低压硅MOSFET用作栅极接口，可以使用非常简单、标准的硅栅极驱动器。这样，用户就能够轻松替代硅超级结FET，而无需改变其电路。其次，其体二极管性能远优于SiC MOSFET，因为其中的高性能低压Si MOSFET具有非常低的反向恢复电荷(Qrr)，并且其随温度的增加也很缓慢。再次，其阈值电压非常高，并且能够保证短路额定值。最后但最重要的是，其中的SiC JFET可同时提供高电压阻断能力和低导通电阻，这使我们可以以接近硅器件的价格提供650V碳化硅FET。
总而言之，用户可以兼得这两种材料系统的优势：从SiC JFET获得快速开关、高阻断能力和低RDS(on)性能；从硅MOSFET获得易用性和卓越的体二极管性能。

                               
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Chris Dries,UnitedSiC公司总裁兼CEO

超低RDS(on)功率器件为汽车和服务器电源带来变革


SiC功率器件实现低RDS(on)或传导损耗，对电动汽车的牵引逆变器特别重要。例如，特斯拉Model 3中就采用了ST的SiC器件。预计到2020年下半年，首批采用UnitedSiC的9mΩ、1200V FET的电动汽车将在北京上路。
这得益于我们裸片尺寸的优势—针对1200V应用，我们的裸片尺寸大约是竞争对手的一半；针对650V应用，我们的裸片尺寸几乎比竞争对手小四倍。与竞争对手相比，我们能以任何给定封装提供具有超低RDS(on)的器件。
以任何封装形式提供具有超低RDS(on)器件的能力，不仅为汽车电源，还为服务器电源带来了变革。我们可以以非常小的表面贴装DFN 8mmx8mm封装提供30mΩ的碳化硅FET，而使服务器电源无需使用散热器，只需使用空气冷却即可。并且其易于组装，传导损耗低，可以实现3kW设计。事实上，这与650V GaN相比，具有极强的竞争优势。
但是，每种材料都有自己的用武之地。对于大多数市场而言，技术的使用取决于电压等级。显然，低压或中压应用将由硅主导。对于高性能的低压应用，GaN将扮演非常重要的角色。然而，一旦达到650V，硅和SiC将会并存—低成本设计使用硅，高性能设计使用SiC。针对650V应用，SiC与GaN的对比表明SiC更优，这与我们许多竞争对手所说的相反。而900V及以上的应用，则是SiC的主场。
另外，也有公司表示希望将SiC器件集成到手机充电器适配器中。使用SiC JFET可以为反激式电源适配器制造商提供更多功能。JFET器件的常通特性有助于控制器IC电路的快速启动，并为cascode形成高压开关，而其中的低压MOSFET可与控制器IC集成在一起，成为非常高频率、高效且具更高成本竞争力的GaN的替代品。
还有一点也很重要，就是硅的RDS(on)与SiC的RDS(on)非常不同。大多数厂商在数据手册上标注的是室温条件下的RDS(on)，但是显然大多数人在使用这些器件时，温度是在100℃或125℃。我们发现，可以使用40mΩ SiC FET代替33mΩ硅FET—即使在工作温度较高时，RDS(on)也是相同的，并且开关性能卓越。
我们一直在创新和开发新器件，针对特定的额定电流进一步缩小裸片尺寸。过去很多用于缩小硅芯片尺寸的技术有待在SiC中实现，因此，我们的产品平台在未来十年的发展方向也很清晰。另外，封装技术的创新也很重要。随着我们裸片尺寸的缩小，散热会变得越来越难。在这方面，先进的封装技术就起到重要作用。另外，对于非常高频率的开关，集成式栅极驱动器和控制器IC是帮助减轻EMI问题的绝佳方法。
我们的目标是加速SiC技术的采用并发挥其更高效率和更高功率密度所带来的优势。我们通过独特的SiC技术来实现这一目标，并期待在几乎所有600V左右的电源转换应用中，我们的SiC器件和技术在未来数十年中发挥关键作用。

似水流年

郑先生