- ГаН настаје као избор материјала за РФ моћне полупроводнике
- Потенцијални изазови који ограничавају ширење РФ полупроводника у ЕВ и ХЕВ
- Изазови паковања привлаче пажњу
- Боља будућност за ВБГ - да ли постоји?
- Шта све Бехемоти у индустрији раде
- Потражња за РФ електричним полупроводницима расте у азијско-пацифичком региону
Иако ће све већи број увођења 5Г и успона продаје потрошачких електронских уређаја претежно створити повољно окружење за раст потражње за РФ полупроводницима, аутомобилска индустрија такође остаје међу кључним потрошачким областима РФ модула снаге.
Тренутно аутомобилска индустрија пролази кроз динамичну електричну и дигиталну револуцију. Велики број возила подлеже електрификацији, аутономији и спремности за повезивање. Све се своди на све већи значај енергетске ефикасности и многоструко ће убрзати трансформацију аутомобилске индустрије. Међутим, важан аспект који ће остати пресудан за ову трансформацију је РФ полупроводник снаге, који је играо кључну улогу у омогућавању ЕВ и хибридних ЕВ (ХЕВ).
Учествујући у индустријској промени „нула емисија“, водећи светски произвођачи аутомобила улажу изузетне напоре у појачавању својих пројеката електрификације возила. Пројекције вођене истраживањем указују на то да већина ОЕМ произвођача видно гледа на циљеве за ЕВ и ХЕВ, који ће се постићи 2025. Овај сценарио јасно подстиче значајне могућности за високо ефикасне РФ полупроводнике снаге који би ефикасно функционисали на повишеним температурама. Стога произвођачи РФ модула снаге непрекидно фокусирају своје стратегије на развој производа заснованих на технологијама СиЦ (силицијум-карбид), ГаН (галијум-нитрид) и ВБГ (широк опсег).
ГаН настаје као избор материјала за РФ моћне полупроводнике
Упркос бројним истраживачко-развојним напорима који преовлађују у области полупроводника ВБГ, СиЦ варијанта је остала традиционални избор за ЕВ и ХЕВ, током недавне прошлости. Међутим, с друге стране, СиЦ је већ стигао у зрелост на тржишту и изазивају га друге конкурентске технологије које се надвијају над њим - посебно у случају енергетске електронике и других захтевних примена у електричним и хибридним електричним возилима.
Док ЕВ и ХЕВ обично користе РФ полупроводнике засноване на СиЦ-у за регулацију ДЦ / ДЦ претварача у погону, време транзиције тежи да ограничи њихове преклопне фреквенције између 10 кХз и 100 кХз. Тренутно готово сваки произвођач аутомобила широм света улаже напоре у иновативне око ГаН дизајна РФ полупроводника снаге.
Увођење полупроводника ГаН обећало је потенцијално превазилажење овог дуготрајног изазова омогућавањем времена пребацивања унутар наносекундног опсега и рада на температурама до 200 ° Ц. Бржа функционалност полупроводника ГаН резултира високом фреквенцијом комутације, а самим тим и малим губицима код комутације. Штавише, електронска запремина мање снаге прелази у смањену укупну тежину, што накнадно подржава лагану и већу ефикасност.
Неколико студија заговара де фацто потенцијал полупроводника заснованог на ГаН-у за велику конверзију снаге при великим брзинама. Прелазак на нову еру енергетске електронике која би најбоље употпунила циљ ЕВ-а и ХЕВ-а, кључних атрибута полупроводничких материјала ГаН-а, као што су супериорна брзина пребацивања, високе радне температуре, мањи губици при преклапању и проводљивости, амбалажа компактне величине и потенцијални трошак конкурентност, наставиће да поставља РФ РФ полупроводнике засноване на ГаН-у у односу на све друге колеге.
Потенцијални изазови који ограничавају ширење РФ полупроводника у ЕВ и ХЕВ
Упркос свим иновацијама и позитивним исходима који улазе на тржишта, и даље остаје неколико изазова који представљају препреке функционалности РФ полупроводника у електричним возилима. На крају, вожња компоненте велике снаге у року од наносекунде представља сложен посао и долази са вишеструким потешкоћама које тек треба решити. Један од најистакнутијих изазова је побољшање напона. Побољшање ефикасне оперативности на вишим температурама без промене конвенционалних дизајна је још један важан изазов који наставља да хвата интересе за истраживање и развој у РФ подручју полупроводника.
Чињеница више пута наглашава да су примене енергетских електроничких модула у ЕВ и ХЕВ изузетно захтевне и да се њихове перформансе не ослањају само на иновације засноване на напону и перформансама. Стални напори у погледу побољшања структурних и дизајнерских технологија осигуравају издржљивост, поузданост и топлотну отпорност РФ уређаја у хибридним и чисто / батеријским електричним возилима.
Изазови паковања привлаче пажњу
Иако је изобличење околних електронских делова још један фактор који изазива погодност РФ полупроводничких уређаја у оквиру ЕВ дизајна, ЕМЦ (епоксидна смеша за обликовање) полупроводничка амбалажа појавила се као изузетно уносно подручје истраживања, јер омогућава рад без ометања суседних електронских компонената.
Штавише, иако се прекомпоновани РФ модули снаге већ доживљавају као главни ток у блиској будућности, пројекти још увек имају простора за побољшање у погледу управљања топлотом. Водеће компаније у пејзажу РФ полупроводника на тај начин истичу ширење својих напора повезаних са паковањем како би постигле побољшану поузданост за употребу у електричним возилима.
Боља будућност за ВБГ - да ли постоји?
У позадини зрелости СиЦ-а и доказане супериорности ГаН-а, тржиште међутим не успева да реши проблеме поузданости повезане са ВБГ, што на крају ограничава продор на тржиште ФР полупроводника типа ВБГ на дужи рок. Једини начин да се постигне инжењеринг робуснијих полупроводника типа ВБГ лежи у дубљем разумевању њихових механизама отказа у тешким радним условима. Стручњаци такође сматрају да ВБГ може постићи зрелост на тржишту без икакве конкретне стратешке подршке која би поново успоставила њихову поузданост за даље коришћење.
Шта све Бехемоти у индустрији раде
Волфспеед, америчка компанија Црее Инц., специјализована за врхунске СиЦ и ГаН РФ производе, недавно је лансирала нови производ који доноси више од 75% смањења губитака претварача у ЕВ погону. Са тако побољшаном ефикасношћу, инжењери ће вероватно открити нове параметре за иновирање у погледу употребе батерије, домета, дизајна, управљања топлотом и паковања.
Високонапонски склопови претварача у електричним и хибридним електричним возилима генеришу пуно топлоте и овај проблем треба решити ефикасним механизмом хлађења. Истраживање је изнова препоручивало да је смањење величине и тежине претварача кључ постизања побољшаног хлађења аутомобилских компонената у ЕВ и ХЕВс.
Слично томе, већина лидера у индустрији (на пример , Хитацхи, Лтд.) и даље је усредсређена на масу и величину претварача уз помоћ технологије двоструког хлађења која користи течност или ваздух за директно хлађење жељеног високог напонски РФ модул напајања. Такав механизам такође омогућава компактност и флексибилност целокупног дизајна, а тиме и напоре на смањењу губитака у производњи електричне енергије.
Радујући се важности компактног дизајна за повећање применљивости РФ снаге полупроводника у електричним возилима, попут Митсубисхи-јевог ултра компактног СиЦ претварача појављује се као покретач. Митсубисхи Елецтриц Цорпоратион је посебно развила овај ултра компактни РФ уређај за хибридне ЕВ и тврди да је то најмањи СиЦ уређај ове врсте икада. Смањена запремина паковања овог уређаја троши знатно мање простора у унутрашњости возила и тиме подстиче већу ефикасност потрошње горива и енергије. Комерцијализација уређаја очекује се у наредних неколико година. Делимично подржана од стране Нове организације за развој енергије и индустријске технологије (НЕДО, Јапан), компанија ће ускоро започети и масовну производњу ултракомпактног СиЦ претварача.
Прошле године је покренута прва револуционарна на терену програмабилна управљачка јединица у индустрији (ФПЦУ) као нова полупроводничка архитектура која може бити потенцијално одговорна за повећање домета и перформанси електричних и хибридних електричних возила. Овај РФ полупроводнички уређај дизајнирао је Силицон Мобилити, са седиштем у Француској, са циљем да омогући постојећим ЕВ и ХЕВ технологијама да постигну свој максималан потенцијал. Производни партнер компаније Силицон Мобилити у развоју ФПЦУ је амерички произвођач полупроводника - ГлобалФоундриес.
Потражња за РФ електричним полупроводницима расте у азијско-пацифичком региону
Како се свет брзо пребацује на изворе енергије са ниским емисијама угљеника како би постигао енергетски ефикасан транспорт, притисак на минимизирање угљеничног отиска на енергетски ефикасна возила у згради. Чак и ако је масовна производња започета пре отприлике деценију, тржиште електричних возила већ надмашује тржиште конвенционалних возила која раде на ИЦЕ (мотор са унутрашњим сагоревањем). Стопа ширења бившег је наводно скоро 10Кс да од касније и крајем 2040. године, више од 1/3 ИИИ од укупних нових продатих возила ће се обрачунава од електричних возила.
Најновији подаци Кинеског удружења произвођача аутомобила имплицирају да је само у Кини 2016. године продато преко пола милиона електричних аутомобила, што је углавном укључивало комерцијална возила и аутобусе. Иако ће Кина дугорочно остати највеће тржиште за електрична возила, стопа производње електричних аутомобила била је на константном нивоу у читавом азијско-пацифичком региону.
Поред знатно цветајуће индустрије потрошачке електронике, регион у последње време сведочи и значајном расту тржишта електричних возила, стварајући тако снажну прилику за продор РФ полупроводника снаге, пожељно заснованих на ГаН-у.
Глобална процена тржишта РФ полупроводника електричне енергије је приближно 12 милијарди америчких долара (на крају 2018. године). Са продорним могућностима које произлазе из појаве 5Г технологије, опсежним усвајањем инфраструктуре бежичне мреже и ИИоТ (Индустриал Интернет оф Тхингс) технологијом, просперитетним изгледима пејзажа потрошачке електронике и растућом продајом електричних возила (ЕВ), приходи од тржишта РФ полупроводника вероватно ће се проширити са импресивних 12% сложене годишње стопе раста до 2027. године.
Адити Иадвадкар је искусни писац истраживања тржишта и пуно је писао о индустрији електронике и полупроводника. У компанији Футуре Маркет Инсигхтс (ФМИ) блиско сарађује са истраживачким тимом за електронику и полупроводнике како би задовољила потребе клијената из целог света. Ови увиди су засновани на недавној студији о РФ Повер Семицондуцтор Маркету коју је спровео ФМИ.