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SiC功率器件的新制造工艺为更多竞争开辟了市场

发布时间:2019-01-26 13:12:44 来源:

北卡罗来纳州立大学的研究人员正在推出碳化硅(SiC)功率器件的新制造工艺和芯片设计,可用于更有效地调节使用电子技术的功率。这个名为PRESiCE的过程是在能源部资助的PowerAmerica研究所的支持下开发的,旨在使公司更容易进入SiC市场并开发新产品。

“PRESiCE将允许更多的公司进入SiC市场,因为他们不必最初开发自己的功率器件设计和制造工艺 - 这是一项昂贵,耗时的工程工作,”杰出的大学教授Jay Baliga说。北卡罗来纳州电气和计算机工程系,以及将于本月晚些时候提交的关于PRESiCE的论文的主要作者。“这些公司可以使用PRESiCE技术开发自己的产品。这对公司有利,对消费者有利,对美国制造有利。”

功率器件由二极管和晶体管组成,用于调节电气设备的功率流。几十年来,电子产品一直使用硅基功率器件。然而,近年来,一些公司已经开始使用SiC功率器件,这具有两个关键优势。

首先,SiC功率器件更有效,因为SiC晶体管损耗更少的功率。传统的硅晶体管将10%的能量损失到废热中。SiC晶体管仅损失7%。这不仅更高效,而且意味着产品设计人员需要做更少的工作来解决设备的冷却问题。

其次,SiC器件也可以以更高的频率切换。这意味着采用SiC器件的电子器件可以拥有更小的电容器和电感器 - 使设计人员能够制造更小,更轻的电子产品

但是有一个问题。

到目前为止,已经开发出用于制造SiC功率器件的制造工艺的公司已经将其工艺保持为专有 - 这使得其他公司难以进入该领域。这限制了其他公司的参与,并使SiC器件的成本保持在高水平。

北卡罗来纳州立大学的研究人员开发了PRESiCE来解决这一瓶颈问题,其目标是降低公司进入该领域的障碍并增加创新。

PRESiCE团队与位于德克萨斯州的一家名为X-Fab的铸造厂合作,实施了制造工艺,现在已经对其进行了认证 - 表明它具有高产量和严格的SiC电力设备电气特性统计分布,这使得它们具有吸引力。行业。

“如果更多公司参与制造SiC功率器件,它将增加代工厂的生产量,大大降低成本,”Baliga说。

目前,SiC器件的成本约为硅功率器件的五倍。

“我们的目标是将其降低到硅器件成本的1.5倍,”Baliga说。“希望这将开始'良性循环':降低成本将导致更高的使用;更高的使用量导致更大的产量;更大的产量进一步降低成本,等等。消费者正在获得更好,更节能的产品“。

研究人员已经将PRESiCE工艺和芯片设计许可给一家公司,并正在与其他几家公司进行谈判。

“我在1979年开始研究宽带隙半导体(SiC)功率器件,并且已经推广这项技术超过三十年,”Baliga说。“现在,我很荣幸能够创建PRESiCE作为国家制造SiC功率器件的技术,以在美国创造高薪工作。我们乐观地认为,我们的技术可以加速SiC器件的商业化,并有助于这里有竞争力的制造业在美国,“巴尔加说。

该论文“PRESiCE:专为制造SiC电子器件而设计的专业”将于9月17日至22日在华盛顿特区举行的碳化硅及相关材料国际会议上发表。该论文由W共同撰写。宋,现在纽约州立大学理工学院; K. Han和J. Harmon,博士。NC州的学生; 和A. Tucker和S. Syed,他们是北卡罗来纳州立大学的本科生。

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