Kleines Leistungsgerät, großer Helfer für Energieeinsparung und CO2-Reduktion

Kleines Leistungsgerät, großer Helfer für Energieeinsparung und CO2-Reduktion

Photovoltaik- und Windenergiespeichersysteme, Elektrofahrzeuge und Ladesäulen, industrielle Frequenzumrechnungssysteme... Viele energiesparende und CO2-Reduktionsanwendungen sind zu leistungsstarken Werkzeugen geworden, um das Ziel der Kohlenstoffspitze und der Kohlenstoffneutralisierung zu erreichen. Kleine Leistungshalbleiterbauelemente spielen die Rolle der Stromverbrauchssteuerung in den oben genannten elektronischen Stromversorgungssystemen.

Kleine Größe, große Wirkung

Leistungshalbleiter ist das Kerngerät, um elektrische Energieumwandlung zu realisieren. Es kann effektiv die Anwendung von Spannung und Strom steuern. Durch die Änderung des Schaltzustandes kann es Wechselrichter, Gleichrichter, Frequenzumwandlung und andere Funktionen realisieren, die Energieausgabe des elektronischen Energiesystems steuern und den Energieverbrauch des gesamten elektronischen Energiesystems innerhalb des Mindestbereichs steuern, um ein angemessenes Energiemanagement zu erreichen, Energieverbrauch zu reduzieren und Kohlenstoffemissionen zu reduzieren.

Die verschiedenen Strukturen von Leistungshalbleiterbauelementen bestimmen ihre unterschiedliche Schaltfrequenz, Leistungsniveau und Durchschlagsfeldstärke, so dass sie auch die Anwendungsszenarien verschiedener Arten von Leistungshalbleitern bestimmen. IGBT und MOSFET sind die gebräuchlichsten Leistungshalbleiterbauelemente auf dem Markt. Aufgrund der geringen Antriebsleistung und der hohen Schaltgeschwindigkeit nehmen siliziumbasierte MOSFETs den Mainstream in Anwendungen unter 600V ein. Aufgrund des niedrigen Leitungsverlusts, der schnellen Schaltgeschwindigkeit, des Hochspannungsfests, der hohen Betriebsanschlusstemperatur und des bequemen Fahrens nimmt siliziumbasierte IGBT den 600v~6500v Hochspannungsanwendungsmarkt ein.

Basierend auf seinen strukturellen und funktionalen Eigenschaften sind Leistungshalbleiter zu den Kerngeräten in vielen Bereichen geworden, wie Stromerzeugung, Übertragung und Verteilung, Stromverbrauch und so weiter. Zum Beispiel spielen Leistungshalbleiter eine prominente Rolle in Photovoltaik-Wechselrichtern, Windkraftkonvertern und anderen Geräten für die Stromerzeugung, DC-Wandlerventil, AC-Gleichstrom-Leistungsschalter und anderen Geräten auf dem Gebiet der Energieübertragung und -verteilung, Elektrofahrzeugantrieb, elektrischer Lokantrieb, Ladepfahl, Energiespeicherkonverter, industrieller Frequenzumrichter oder Konverter und anderer Ausrüstung auf dem Gebiet des Stromverbrauchs.

Darüber hinaus bringen Leistungshalbleiter auch neue Entwicklungsräume für Energieeinsparung und CO2-Reduktion. Xiang Jie, Vorsitzender der Saijing Technology Group Co., Ltd., sagte in einem Interview mit China Electronics News: "Leistungshalbleiter können neue Wege der elektrischen Energieerzeugung und -anwendung schaffen, wie Elektrofahrzeuge, Windkrafterzeugung, Photovoltaik-Stromerzeugung und Elektrifizierung in Industrie- und Zivilbereichen, um den Verbrauch fossiler Energie zu reduzieren; die Verwendung von Leistungshalbleitern kann die Energieeffizienz verbessern, wie Frequenzumwandlungsenergieeinsparung und Gleichstromübertragung, um Energieverbrauch zu sparen."

IGBT wird Mainstream

IGBT hat viele Vorteile, einschließlich hoher Eingangsimpedanz, niedriger Steuerleistung, einfacher Antriebskreis, schnelle Schaltgeschwindigkeit, großer Zustandsstrom, niedriger Spannung, geringer Verlust usw., also hat es absolute Vorteile im aktuellen Marktumfeld.

IGBT ist ein Nicht-Ein-Aus-Schaltgerät. Sein Aus-Zustand wird durch die Änderung der Gate-Quellspannung gesteuert. Es kann die Spannung, den Strom, die Frequenz, die Phase usw. entsprechend dem Signalbefehl justieren, um den Zweck der genauen Regelung zu erreichen. Daher ist IGBT zum Mainstream-Gerät auf dem aktuellen Leistungshalbleitermarkt geworden. Es ist weit verbreitet in vielen Bereichen, wie neue Energieerzeugung, Elektrofahrzeuge und Ladepfähle, elektrifizierte Schiffe, Gleichstromübertragung, Energiespeicher, industrielle elektronische Steuerung und Energieeinsparung.

Die weltweit führenden Hersteller Infineon, Mitsubishi und Fuji halten jedoch nach wie vor den weltweiten IGBT-Anteil, die drei Giganten haben 70% des IGBT-Marktanteils abgeknabbert. Obwohl inländische IGBT-Hersteller bereits Layout gemacht haben, gibt es immer noch große Herausforderungen, den weiteren Übergang von Technologie und Markt zu realisieren. Teng Run, Leiter des CCID Consulting Integrated Circuit Centers, sagte in einem Interview mit China Electronics News, dass Infineon immer den technischen Weg von IGBT geleitet hat.

Um die ücke mit dem fortgeschrittenen Niveau in Übersee so schnell wie möglich zu verkürzen, haben inländische Leistungshalbleiterhersteller das Layout der IGBT-Strecke erhöht und versuchen, ihre Produktleistung zu verbessern und ihren Marktraum zu erweitern. Unter den inländischen Leistungshalbleiterunternehmen sind BYD-Halbleiter, China-Ressourcen-Mikroelektronik, Shilan-Mikroelektronik, Sternhalbinsel und andere Unternehmen prominenter.

BYD-Halbleiter hat die gesamten Industriekettenprodukte von IGBT ausgelegt und im Automobilbereich gut abgeschnitten, was 18%~20% des inländischen Marktanteils für neue Energiefahrzeuge ausmacht. Jiaxing Stern Halbleiter begannen früh und begannen in 2008 mit einem relativ hohen technischen Ausgangspunkt. Derzeit hat es verschiedene Spezifikationen von IGBT Modulprodukten wie 600v/650v/1200v/1700v/3300v, sowie MOSFET, IPM, Frd/Gleichrichtermodul, Thyristor und andere Arten von Produkten. Die Arten von Produkten sind relativ reich. Darüber hinaus hat CRRC Zhuzhou Times Pläne in den Bereichen Smart Grid, Automobil, neue Energie elektronische Steuerung und so weiter gemacht. Darüber hinaus nehmen Cr micro und Shilan micro IGBT auch als Zweig der Produktlinie für Layout.

Optimierte Verpackung und Anwendung von Zweiradantrieb Breitbandspalthalbleitern

China hat den größten Leistungshalbleitermarkt der Welt. Im globalen Leistungshalbleitermarkt von etwa 50Milliarden US-Dollar hat der Inlandsmarkt 35%~40% des Anteils beigetragen. Die Entwicklung einer neuen Generation von Informationstechnologie, die durch Cloud Computing, mobiles Internet, Big Data und künstliche Intelligenz repräsentiert wird, wird in der Phase des "14.Fünfjahresplans" eine größere Nachfrage nach Energiemanagementprodukten generieren. Mit dem Vorschlag der Ziele "Kohlenstoffspitze" und "CO2-neutral" sind viele Bereiche wie neue Energieerzeugung, Elektrofahrzeuge und Ladepfähle und industrielle elektronische Steuerung in eine schnelle Entwicklung eingetreten, die das Wachstum der IGBT- und MOSFET-Branchen antreiben wird.

Für inländische Unternehmen bietet der expandierende Binnenmarkt zweifellos einen größeren Raum für ihre Entwicklung. Was die Marktwachstumschance angeht, wie man die Situation nutzt, um industriellen Durchbruch zu erzielen und wie man die Produktleistung verbessert, glaubt tengran, dass der Zweiradantriebsmodus der Gerätestrukturoptimierung und Substratmaterialinnovation genutzt werden kann, was eine Entwicklungsmöglichkeit für inländische Unternehmen ist.

Yangqinyao, stellvertretender Geschäftsführer von BYD Semiconductor Co., Ltd., sagte in einem Interview mit China Electronics News: "höhere Leistungsdichte, Schaltfrequenz, kleinerer Leitungsspannungsabfall, Schaltverlust, Chipgröße und Modulvolumen sind die technische Entwicklungsrichtung von IGBT in der Zukunft." Auf dem Weg, die Leistung von Leistungshalbleiterprodukten zu verbessern, stoßen siliziumbasierte Geräte an die steigende Grenze. Aufgrund der Beschränkung von siliziumbasierten Materialien können Leistungspegel und Schaltfrequenz von Halbleiterbauelementen nicht weiter verbessert werden. Zu dieser Zeit sind Wide Band Gap Halbleitermaterialien wie SiC und Gan zu einem neuen Track geworden, um die Leistung von Leistungshalbleitern weiter zu verbessern.

Derzeit sind Halbleiter mit breiter Bandlücke schwierig herzustellen, mit geringer Produktionskapazität und hohem Preis. Sie werden hauptsächlich in Fahrzeugen und anderen Produkten mit hoher Wertschöpfung mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen verwendet werden. Diese Produkte entsprechen in hohem Maße der Entwicklung neuer Energieerzeugung, Elektrofahrzeuge und Ladesäulen, industrieller elektronischer Steuerung und anderer Bereiche, die durch das Ziel "Doppelkohlenstoff" erreicht werden. Solche Industrien haben hohe Anforderungen an die Stabilität des Energiemanagements und die Leistungshalbleiterfrequenz, die die Kernrichtung des Breitbandgap-Halbleiterlayouts werden wird.

Gegenwärtig sind Wide Band Gap Halbleiter schwer herzustellen, mit geringer Ausbeute und hohem Preis. Für Produkte, die empfindlich auf Produktpreisschwankungen reagieren und einen geringen Mehrwert haben, kann die Leistung von Leistungshalbleitern durch Optimierung der Verpackungsmethode verbessert werden. Nehmen Sie fortschrittlichere modulare Verpackungen an, optimieren Sie die Verpackung, indem Sie die Wärmeableitungsleistung optimieren und die Verbindungstemperatur verbessern, um die Nutzungseffizienz des Moduls zu verbessern.

Gongruijiao, Berater-Analyst von trendforce Jibang, glaubte auch in einem Interview mit China Electronics News, dass inländische Unternehmen die Möglichkeit haben, in fortschrittlichen Verpackungen, Wide Band Gap Halbleitern und anderen neuen Materialien zu überholen. Er sagte: "Aus der Perspektive der industriellen Eigenschaften sind Leistungshalbleiter vorgestellte Prozessprodukte, die sich mehr auf Herstellungsprozess, Verpackungsdesign und neue Materialiteration konzentrieren, anstatt Moores Gesetz zu verfolgen. Daher haben inländische Unternehmen eine große Chance, aufzuholen." (Reporter jixiaoting)