新能源开发为功率器件市场带来新机遇

上网时间: 2013年09月05日? 作者:刘恒? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:可再生能源? 新能源市场? 功率器件?

从目前国内新能源市场的开发进展来看,主要热点集中在可再生能源、新能源汽车等领域。可再生能源又可分为风力发电和太阳能光伏发电两种,对于这两大市场,三菱电机机电(上海)有限公司半导体事业部市场营销部部长钱宇峰认为,会更看好太阳能光伏市场,根据国家发改委颁布的政策,到2015年,全国太阳能装机容量累计将达到35GW,而截至2012年,总装机容量是8GW,这意味着,从2013年开始,每年的装机容量将达到9GW,在这一趋势下,对功率半导体的需求势必将有明显的增长。

另外,能量存储系统(ESS)作为可再生能源所带来的一个潜在市场,其开发前景也日益得到行业厂商的重视。有厂商表示,由于可再生能源对于能量存储的需求会相应增加,为了提升能源转换效率,功率器件在其中的作用不可小视。

而在新能源汽车市场,根据工信部的报告显示,预计到2015年,新能源汽车的产销将达到50万辆;到2020年,纯电动汽车和插电式混合动力汽车的生产能力将达到200万辆,累计产销将超过500万辆。针对这一领域,各种符合汽车电子等级规范的专用功率器件模块将得到广泛的应用。

强壮性、高可靠性成为关键

谈到新能源领域对功率器的性能要求,万国半导体(AOS)公司亚太区业务发展副总裁Rexin Wang总结道,一方面是高功率应用需要功率因素校正;另一方面是低功率应用需要减少发热,这可通过封装革新或降低器件内阻来实现。同时,他强调:“在各种不同的应用中,一些共同的特点是,MOSFET需要高效和强壮性,而IGBT需要强壮性和更低的导通损耗以及开关损耗,这些都需要根据实际系统来设计。尤其是在某些电机类应用场合中,由于很容易受到较高冲击电流的考验,使得功率器件的强壮性显得至关重要。”

新能源开发为功率器件市场带来新机遇_《国际电子商情》万国半导体(AOS)亚太区业务发展副总裁Rexin Wang_1
万国半导体(AOS)亚太区业务发展副总裁Rexin Wang

据了解,AOS在硅芯片工艺以及机械设计这两方面投入了非常多的资源(后者关系到热仿真和可靠性),公司在美国俄勒冈州拥有超高性能FS-IGBT的8寸硅芯片厂,以便能够更好地满足产品的一致性、直通率以及大规模产能的要求。目前,AOS可提供从600V到1200V的FS IGBT,具有薄片化特性,有效降低了开关损耗和导通损耗;采用Top-cell结构可满足马达控制应用中需要更强壮、稳定的需求。在MOSFET产品系列,AOS最新的AlphaMOS II是第二代高压MOSFET产品,在电磁干扰传导测试和辐射测试中表现优异,有助于工程师在电路设计中获得良好的转换效率和抗电磁干扰性能。

新能源开发为功率器件市场带来新机遇_《国际电子商情》飞兆(Fairchild)半导体公司工业部门市场行销经理Kevin Lee_2
飞兆(Fairchild)半导体公司工业部门市场行销经理Kevin Lee

然而,值得注意的是,伴随着最近一段时期新能源市场突显的低成本设计趋势,也为功率器件的高可靠性带来了严峻的挑战。飞兆(Fairchild)半导体公司工业部门市场行销经理Kevin Lee说道:“以太阳能光伏逆变器的应用为例,用户开始从以往关注高性能的产品,转为更多地注重降低成本,产生这一现象的部分原因是由于关键应用领域的市场竞争引发成本下降的压力。例如,客户过去常常在升压级使用超结MOSFET器件,但现在则越来越多地采用快速开关IGBT器件来替代这一部件,从而直接降低设计成本。”

如果要以更低的成本来开发速度更快的IGBT器件(开关速度类似于MOSFET器件的水平),就必须运用具有更低制造成本的新型IGBT技术,或是采用更小芯片尺寸的器件设计,但任意新技术的成本通常都要高于现有技术,而且转向更小的芯片尺寸,也难以保证设计的高稳健性。为此,飞兆半导体开发的600~1200V场截止型快速开关FS IGBT,具有大电流处理能力、正温度系数、严格的参数分布,以及宽安全工作区(SOA)等特点,帮助太阳能逆变器、不间断电源(UPS)以及焊接应用的设计人员解决高能效、高散热性和高性价比的要求。另外,飞兆半导体最近推出的SuperFET II系列正在赢取超结MOSFET市场的份额,未来公司还将会围绕客户所需要的新特性,例如增强型保护功能和更高的额定电压等,制订其在IGBT和MOSFET产品线的开发蓝图。

此外,罗姆自主研发的一款混合型MOSFET也非常有特色,其兼具了IGBT和耐高压MOSFET两种特性,既有IGBT的低导通、不易受温度影响等特点,又具有耐高压MOSFET的高速开关特点。这款混合型MOSFET与IGBT一样,即便在电流增大的情况下,也能够在很大程度上抑制导通电阻的增加。并且由于温度而导致导通电阻发生变化时,混合型MOSFET也可以与IGBT一样把温度影响控制在较低的水平。虽然通常因为IGBT会产生尾电流,较难实现高速开关,但混合型MOSFET仍可以敏锐地进行开关,不产生尾电流,因此在高频情况下也可以使用。

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