~開關損耗降低85%,大幅減少了工業設備等的功率損耗~
日本知名半導體制造商羅姆株式會社(總部:日本京都市)推出的“全SiC”功率模塊(額定1200V/100A)開始投入量產。該產品的內置功率半導體元件全部采用SiC(Silicon Carbide:碳化硅)構成。
此產品安裝在工業設備和太陽能電池等中負責電力轉換的變頻器、轉換器上,與普通的Si(硅)材質的IGBT模塊相比,具備以下優勢,有效解決了世界能源和資源等地球環境問題。
●開關損耗降低85%
●與傳統的400A級別的Si-IGBT模塊相替換時,體積減小約50%
●損耗低,因此發熱少,可減小冷卻裝置體積,從而可實現設備整體的小型化
本產品計劃在羅姆總部工廠(京都市)從3月份下旬開始量產、出貨。
近年來,在工業設備和太陽能電池、電動汽車、鐵路等電力電子技術領域,與Si元件相比,電力轉換時損耗少、材料性能卓越的SiC元件/模塊的實際應用備受期待。
根據估算,將傳統的Si半導體全部替換為SiC后的節能效果,僅在日本國內就相當于4座核電站的發電量※2,因此,各公司都已強化了相關研究開發。在這種背景下,羅姆于2010年在世界上率先成功實現了SiC-SBD和SiC-MOSFET兩種SiC元件的量產,在行業中遙遙領先。
與此同時,關于“全SiC”模塊,即所內置的功率元件全部將Si替換為SiC,多年來,雖然全世界的制造商多方試制,但在可靠性上存在諸多課題,一直無法實現量產。
※1:根據羅姆的調查(截止2012年3月22日)
※2:根據日本工程振興協會(ENAA)的調查:截止2020年日本國內主要領域都導入了SiC功率元件的情況下
(按1座100萬kW級的核電站=8.8TWh/年估算)
此次,通過羅姆開發出的獨創的缺陷控制技術和篩選法,使可靠性得以確保。另外,針對SiC制備過程中特有的1700℃高溫工序,為了防止其發生特性劣化,羅姆開發了控制技術,于世界首家確立了“全SiC”功率模塊的量產體制。
內置最先進的SiC-SBD和SiC-MOSFET兩種元件,與傳統的Si-IGBT模塊相比,可以將電力轉換時的損耗降低85%。另外,與IGBT模塊相比,在10倍于其的頻率-100kHz以上的高頻環境下工作成為可能。該產品的額定電流為100A,通過高速開關和低損耗化,可以與額定電流為200~400A的Si-IGBT模塊進行替換。
不僅如此,通過設計和工藝的改善,羅姆還成功開發出散熱性卓越的模塊。替換傳統的400A級別的Si-IGBT模塊時,體積可減小約50%。由于損耗低,因此發熱少,可減小外置的冷卻裝置體積,從而非常有助于設備整體的小型化。
羅姆將以SiC為首的功率元件事業作為發展戰略之一定位,今后,加強實現更高耐壓、更大電流的SiC元件/模塊的產品陣容的同時,不斷推進完善SiC 溝槽式MOSFET和SiC-IPM(智能電源模塊)等SiC相關產品的陣容與量產化。
<特點>
開關損耗降低85%
內置了最先進的SiC-SBD與SiC-MOSFET的“全SiC”模塊,與傳統的Si-IGBT相比,開關損耗可降低85%。
實現小型、輕薄封裝
通過設計和工藝改善,成功開發出散熱性卓越的模塊。大大有助于設備的小型化需求。
<電路圖>
<術語解說>
?IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor的簡稱)
絕緣柵雙極晶體管。給柵極安裝了MOSFET的雙極晶體管。
?MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor的簡稱)
金屬-氧化物-半導體場效應晶體管,是FET中最被普遍使用的結構。作為開關元件使用。
?SBD(肖特基勢壘二極管Schottky Barrier Diode 的簡稱)
使金屬和半導體接觸從而形成肖特基結,利用其可得到整流性(二極管特性)的二極管。具有“無少數載流子存儲效應,高速性能卓越”的特點。
【關于羅姆(ROHM)】
羅姆(ROHM)是全球著名半導體廠商之一,創立于1958年,是總部位于日本京都市的跨國集團公司。“品質第一”是羅姆的一貫方針。我們始終將產品質量放在第一位。無論遇到多大的困難,都將為國內外用戶源源不斷地提供大量優質產品,并為文化的進步與提高作出貢獻。
歷經半個多世紀的發展,羅姆的生產、銷售、研發網絡遍及世界各地。產品涉及多個領域,其中包括IC、分立半導體、光學半導體、被動元件以及模塊產品。在世界電子行業中,羅姆的眾多高品質產品得到了市場的許可和贊許,成為系統IC和最新半導體技術方面首屈一指的主導企業。
羅姆十分重視中國市場,已陸續在全國設立多家代表機構,在大連和天津先后開設工廠,并在上海和深圳設立技術中心和品質保證中心提供技術和品質支持。
【關于羅姆(ROHM)在華業務的發展】
作為在中國市場的銷售基地,最早于1974年成立了羅姆半導體香港有限公司,隨后,隨著中國電子市場的擴大,在1999年成立了羅姆半導體(上海)有限公司,2003年成立了羅姆半導體貿易(大連)有限公司,2006年成立了羅姆半導體(深圳)有限公司,至今已形成了以這4家銷售公司和18家分公司為結構的銷售網絡(分公司:北京、天津、青島、長春、南京、無錫、蘇州、杭州、寧波、西安、武漢、東莞、廣州、惠州、廈門、珠海、成都、重慶)。
并且,作為技術支持基地,1993年開設了香港技術中心,2000年開設了上海技術中心,2006年開設了深圳技術中心。作為生產基地,1993年在天津(羅姆半導體(中國)有限公司)和大連(羅姆電子大連有限公司)分別建立了生產工廠。在天津進行晶體管、二極管、LED、半導體激光、LED顯示器的生產、在大連進行電源模塊、熱敏打印頭、多線傳感頭、光電模塊的生產,作為羅姆半導體集團的主力生產基地,源源不斷地向中國國內外提供高品質產品。
此外,作為社會貢獻活動中的一環,羅姆還致力于與國內外眾多研究機關和企業加強合作,積極推進產學研聯合的研發活動。2006年與清華大學簽訂了產學聯合框架協議,積極地展開關于電子元器件最尖端技術開發的產學聯合。
2008年,在清華大學內由羅姆捐資(建設費約20億日元)建設“清華羅姆電子工程館”,并已于2011年4月竣工。 除清華大學之外,羅姆還與西安交通大學、電子科技大學、浙江大學和同濟大學等高校進行產學合作,不斷結出豐碩成果。
起初,羅姆進入中國市場的目的是為日本以及歐美、韓國等電子產品制造商的中國生產基地提供周到的銷售支持、產品供給,以此展開業務。但是隨著中國經濟的發展,中國電子市場的壯大,正在面向發展壯大起來的中國電子制造商建立積極的和銷售體制。
為了迅速且準確應對不斷擴大的中國市場的要求,在中國構建了與羅姆日本同樣的集開發、銷售、制造與一體的一條龍體制。特別加強應對內陸地區,于2010年下半期至今新開設了西安、成都、重慶、武漢、長春5家分公司。并且,計劃在今后以本地工程師為中心,將各設計中心的開發人員和FAE人數增倍。
評論
查看更多