“現在,業界對GaN功率元件的期待已達到最高峰。實際上這的確是一種非常有前景的材料。但其中還有很多未知的部分,采用還為時尚早”,在與汽車展會“AUTOMOTIVEWORLD2014”同時舉辦的研討會上,英飛凌科技負責汽車用高壓功率半導體和驅動IC等業務的電動動力傳動系統部高級總監MarkMuenzer介紹了對GaN功率元件的看法。
目前功率半導體的主流材料還是硅。作為下一代材料,能夠實現比硅元件損耗更低的SiC和GaN功率元件備受關注。SiC功率元件已率先實現實用化,并被用于鐵路車輛逆變器及光伏逆變器等,應用領域開始擴大。而生產GaN功率晶體管的企業,在2013年猛增,還出現了采用GaN功率元件的終端廠商,關注度越來越高。
英飛凌是功率半導體行業運用新技術的先鋒。該公司于2001年率先生產出了SiC二極管。在Si功率元件方面,也率先開始使用直徑為300mm的晶圓進行量產。
但英飛凌對GaN功率元件卻始終保持謹慎態度,這從文章開篇那段話也可以看出來。其中所說的“未知的部分”,包括故障的機理等。英飛凌還指出,結晶缺陷多也是該公司對GaN功率元件持謹慎態度的一大原因。目前,為了削減成本,GaN功率元件的制作還在Si晶圓上進行。而Si和GaN屬于不同的材料,因此,缺陷容易增加。
另一方面,英飛凌對SiC功率元件卻抱有很高的期望。這當然是因為英飛凌是最早生產出SiC功率元件的企業,除此以外,SiC功率元件的實用化也經歷了10多年的考驗,已被用于鐵路等特別重視可靠性的基礎設施上。這也是英飛凌對SiC充滿期待的原因。
雖然SiC功率元件用途廣泛,但在成本方面卻存在課題。因此,英飛凌準備通過增大SiC晶圓口徑的方法來提高生產效率。將把目前采用的100mm晶圓換成150mm晶圓。
通過采用SiC功率元件,還可以削減系統成本。MarkMuenzer在演講中指出,如果將EV逆變器使用的功率元件由Si制IGBT換成SiCMOSFET可使能量損失降低50%,由此可降低電池成本120歐元。