寬能隙材料功率元件 大幅提升用電效率

2017/08/10 - 魏淑芳

DIGITIMES企劃

在節能減碳的趨勢發展下,寬能隙(Wide Band-gap)材料功率半導體由於能顯著提升電力使用效率,因此愈來愈受到矚目,逐漸導入電源供應器、太陽光電逆變器、電動車(EV/HEV)等電力電子系統應用。

身為台灣首家聚焦於寬能隙高功率半導體元件的設計公司,該公司總經理李傳英博士強調,「我們專注在小型化、低功耗與高效率碳化矽(SiC)與氮化鎵 (GaN) 功率元件的開發,希望能夠協助更多產品朝向高效率節能的方向發展,這是我們做為地球公民該盡的責任。」

相較於業界之前慣用的矽功率元件,寬能隙元件到底對於電的使用效率有何助益?以日本空調系統為例,僅僅是利用SiC二極體取代原本的矽元件後,使用效率就由原本的95%提升至97%。也就是說,電力損失能由5%降至3%,聚沙成塔,可節省的電力總量相當可觀。

SiC與GaN高功率元件具有高耐壓電場、高飽和電子速度,以及高導熱係數等特性,相當適合高功率、高頻率及高溫環境的應用,並對於系統電力消耗有顯著改善效益,然而,若欲進一步普及,價格及系統設計仍是關鍵議題。

整合MOS及二極體  首創高整合度方案

李傳英說明指出,「從矽元件改換為寬能隙材料元件,由於操作頻率及條件皆有所不同,因此會出現震盪效應及相關高頻副作用等,系統架構需因應重新設計,這都是系統上需要進一步調整之處,我們會與客戶攜手解決。」例如,瀚薪科技與大陸電動車業者合作,將SiC MOSFET和Diode導入充電樁與車上的充電機馬達驅動。「在雙方幾乎是24小時待命的情況下,我們花了約一個月的時間與客戶研發共同討論進行最佳化的調整,協助客戶產品可以快速上市。」

相較於國外業者多提供離散式方案,瀚薪科技可針對客戶需求提供整合度極高的SiC解決方案,透過將SiC MOSFET和二極體整合的單晶片設計,提供客戶更簡便使用與更好的元件效率 。

李傳英表示,「瀚薪科技是全球首家做到SiC MOSFET整合肖特基二極體單晶片產品的供應商,2017年5月於日本發表後,市場反應極佳。」

從重電到消費性  擴散節能效應

瀚薪為純IC設計公司,目前員工數約20人左右,主要提供650伏以上的大功率元件,此一重電領域對於品質的要求極高,因此瀚薪極力打造自有品牌的信賴度,於市場上日漸建立口碑。目前該公司已切入電源供應器、電動車及太陽能等市場,未來則將布局軌道交通、電網等應用市場。

除了往重電市場發展外,李傳英也透露不排除將觸角衍伸至消費性電子市場,「繼白色家電後,黑色家電已開始出現採用SiC元件的趨勢,這方面的市場大有可為。」

此外,在電源供應器市場方面,在節能與效率提升的浪潮推波助瀾下,應用也逐步由高規格的伺服器電源,漸漸擴散至PC電源市場;SiC邁向普及的趨勢,確實指日可待。瀚薪科技將持續推動寬能隙材料功率半導體的普及,為節能減碳貢獻更多心力。



圖說:瀚薪科技總經理李傳英博士。