PCIM Europe 的電力電子創(chuàng)新

首先讓我提到電力電子設備是我的最愛！感謝您花時間在 PCIM 上向我展示您的產品和創(chuàng)新。真的很高興認識大家！

PCIM 見證了許多公司與氮化鎵和碳化硅合作。用于電動汽車的半導體和能源革命——所有這一切都是一個快速發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)。SiC 和 GaN 器件具有比 Si 高得多的臨界擊穿電壓，允許更薄的漂移層和更高的摻雜濃度。對于給定的芯片面積和額定電壓，這會降低導通電阻，從而通過降低功率損耗提供更高的效率。

讓我們看看我在這三天的活動中看到了什么。

碳化硅

Qorvo 擴展了其 1，200-V 產品系列，并將其第 4 代 SiC FET 技術擴展到更高電壓的應用。新型 UF4C/SC 系列 1，200-V 第 4 代 SiC FET 非常適合 EV 車載充電器、工業(yè)電池充電器、工業(yè)電源、 DC/DC 太陽能逆變器、焊機、不間斷電源和感應加熱應用。UnitedSiC（現(xiàn)為 Qorvo）工程副總裁 Anup Bhalla 告訴 Power Electronics News，“在大流行期間，我們完成并開始發(fā)布我們的第 4 代技術，我們來到 PCIM 介紹我們的 1，200-V 第 4 代技術。 ”

關于未來，Bhalla 說：“盡管發(fā)生了大流行，但 SiC 在過去一兩年里確實起飛了。但業(yè)務增長如此之快的事實意味著，無論我們之前進行什么技術開發(fā)，這將變得更加重要，并且可能會加快?！?/p>

PCIM Europe 2022 以一系列有趣的行業(yè)突破拉開帷幕，其中包括英飛凌最新的 SiC MOSFET 產品組合。為了提高每臺逆變器的額定功率并降低系統(tǒng)成本，開發(fā)人員越來越多地將 1，500V 直流鏈路集成到他們的應用中。另一方面，基于 1，500 V DC 的系統(tǒng)存在重大設計問題，例如在高 DC 電壓下快速切換，需要多級拓撲。結果，出現(xiàn)了具有大量零件的復雜設計。英飛凌科技股份公司擴大了其 CoolSiC 產品組合，包括高壓解決方案，為下一代太陽能、電動汽車充電和儲能系統(tǒng)鋪平了道路。

Onsemi 在其展位上展示了 SiC 的制造過程，圖片如圖 1 所示。展位上擠滿了 Onsemi 最新技術的現(xiàn)場演示，展示了它如何在電動汽車、儲能領域開發(fā)市場領先的解決方案、智能電源等。令人興奮的演示包括與慕尼黑工業(yè)大學聯(lián)合開發(fā)的學生方程式賽車和電動滑板車。最新（第七代）1，200-V FS7 IGBT 與上一代相比正向偏置電壓降低了 20%，大大提高了電機控制應用的效率和功率密度。

羅姆宣布了其歐洲和全球業(yè)務活動、戰(zhàn)略和 SiC 投資計劃。Rohm 的新電源創(chuàng)新之一是其第四代 SiC MOSFET：它在不犧牲短路耐用性的情況下實現(xiàn)了高達 50% 的開關損耗降低和 40% 的導通電阻降低。最重要的是，最新一代提供更靈活的柵極電壓范圍 （15–18 V） 并支持 0 V 關斷，從而可以使用具有單極電源的簡單柵極驅動電路。Rohm 憑借其 150-V GaN HEMT、GNE10xxTB 系列 （GNE1040TB） 進入 GaN 市場，該系列可將柵極耐壓（額定柵極-源極電壓）提高到行業(yè)領先的 8 V — 非常適合用于電源電路工業(yè)設備，例如基站和數(shù)據(jù)中心，以及物聯(lián)網通信設備。

在 Wolfspeed 的展位上，SiC 是主要話題，紐約工廠的開業(yè)旨在擴大 Wolfspeed 的制造能力，以滿足汽車和工業(yè)應用對 SiC 器件日益增長的需求。Wolfspeed 電源產品高級總監(jiān) Guy Moxey 指出 200 毫米襯底對于 SiC 的下一次飛躍的重要性。200 毫米晶圓廠將有助于引領整個行業(yè)從硅基半導體到 SiC 基半導體的過渡。

此外，電動汽車充電和功率轉換技術的領導者 Rhombus Energy Solutions 宣布，Wolfspeed 將為其 EV2flexTM 系列充電基礎設施產品提供 SiC MOSFET，這將為產品提供更高的效率、更高的功率密度和更快的充電時間。Rhombus 的 EV2flexTM 基礎設施包括一系列產品，可實現(xiàn)快速、雙向充電和高效儲能。車輛到電網充電支持電網和汽車之間的電力流動，允許充電車輛在需要時成為電源，并最終增強電網的穩(wěn)定性。

Apex Microtechnology 繼續(xù)開發(fā)具有集成 SiC MOSFET 技術的器件系列，從而提高性能和功率密度。與硅相比，SiC 具有多項優(yōu)勢，例如其相對于溫度和電流水平的導通電阻較低。低 R DS（on）導致更好的電流對電壓性能和更低的開關損耗。盡管與硅相比，SiC 的成本更高，但其降低的熱負載、更簡單的冷卻和更高的可靠性彌補了這一缺點。

從這些考慮出發(fā)，Apex——一家為廣泛的工業(yè)、測試和測量、醫(yī)療、航空航天、半電容和軍事應用提供功率模擬單片、混合和開放框架組件的供應商——開發(fā)了利用這些特性的新產品碳化硅。這些產品包括集成柵極驅動器的半橋開關模塊 SA110 和集成柵極驅動器的三相功率開關模塊 SA310。這家總部位于亞利桑那州的公司最近發(fā)布了 SA111，這是一種基于 SiC 的大功率半橋模塊，可在緊湊的專有 PQ 封裝中提供高水平的功率密度。

氮化鎵

Efficient Power Conversion Corporation 繼續(xù)在 GaN 領域使用低壓、現(xiàn)成的 GaN 晶體管：EPC2071（1.7 mΩ 典型值，100 V）GaN FET。EPC2071 非常適合 BLDC 電機驅動，包括電動自行車、電動滑板車、機器人、無人機和電動工具。活動期間，EPC 展示了在激光雷達和電機控制方面的多項應用。EPC 首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人 Alex Lidow 強調了激光雷達在汽車領域的重要性。

Wise-integration 利用臺積電 （TSMC） 提供的合格 650-V GaN/Si 可用技術，可以管理從器件規(guī)格到系統(tǒng)組裝的工業(yè)化流程?；?GaN 的產品在同一芯片上集成了具有智能功能的電源開關。功率晶體管為 650-V e 模式，而智能功能包括柵極控制和保護電路。為了更好地應對電源市場，這家法國公司將其技術與由數(shù)字控制運行的專利 AC/DC 系統(tǒng)架構相結合。

Eggtronic 和 Navitas Semiconductor 之間的合作伙伴關系提供了一個平臺，用于開發(fā)具有行業(yè)領先功率密度的 35-W GaN 基零電壓開關 （ZVS） 快速充電器。QuarEgg評估板將加速電源適配器的開發(fā)和實施。QuarEgg 是一種創(chuàng)新的專有 ZVS 電源架構，旨在顯著提高 AC/DC 轉換器的效率并減小其尺寸。該架構最大限度地提高了性能，最小化了外形尺寸，并提高了 AC/DC 電源方案在從移動設備和筆記本電腦的 USB-C Power Delivery 快速充電器和適配器到揚聲器和智能家居助手的電源等應用中的可靠性。

垂直GaN也正在進入該行業(yè)。NexGen Power Systems 展示了由垂直 GaN 器件驅動的技術。從超緊湊的筆記本電腦電源適配器到更時尚、更智能的照明設計，從高能效的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心到續(xù)航里程更長的電動汽車，NexGen 聲稱能夠通過垂直技術改變電源方程。

Cambridge GaN Devices （CGD） 正在將其新的 650-V/750-V 功率晶體管器件推向市場。ICeGaN 技術由一個功率晶體管組成，該晶體管具有單片集成的智能接口，用于傳感/保護、易用性和增強的柵極可靠性。您將在下一個 PowerUP 播客中聽到 CEO Giorgia Longobardi 的聲音。

QPT 的業(yè)務發(fā)展顧問 Richard Ord 展示了用于電機控制的新模塊 qGaN 驅動器。一些電機驅動器的運行電量低至 50%，國際能源署報告稱，可以經濟高效地節(jié)省多達 25% 的來自電機驅動系統(tǒng)的電力。QPT 的 qGaNDrive 模塊可以改變電機驅動器的性能，將損耗降低 80%。Ord 表示，qGaNDrive 是一種用于新型電機驅動的革命性新架構。qGaNDrive 使用 QPT 的專利 qDrive、qSense、qADC 和 Zest 技術創(chuàng)建模塊化電機驅動器，OEM 可以輕松切換到現(xiàn)有設計。

根據(jù) Innoscience 總經理 Denis Marcon 的說法，我們正在進入 GaN 技術的新階段，需要提供大批量制造和供應安全，以支持所有已經出現(xiàn)的基于 GaN 的新應用。此外，強烈需要大幅降低 GaN 的價格，以便人們可以從該技術中受益，而無需為此支付高額溢價。Innoscience 正在通過成為完全專注于 GaN 技術的最大集成器件制造商來滿足這些需求。

IVWorks 重點介紹了其基于深度學習的人工智能外延技術，用于制造 GaN 外延片，這是直流功率器件和 5G 通信設備的關鍵材料。外延GaN晶圓具有高效率和高功率輸出的特點，是用于功率和射頻（RF）器件的基礎材料。它用于IT產品中的快速充電器、電動汽車中的電源轉換器、5G 基站和國防雷達。IVWorks 使用自有的高效環(huán)保外延系統(tǒng)技術和基于人工智能的生產平臺，生產用于功率器件的 6 至 8 英寸 GaN-Si 外延片和用于射頻器件的 4 至 6 英寸 GaN-SiC 外延片。

GaN Systems 宣布推出 Phihong 的 280-W GaN 充電器，這是業(yè)界最高功率密度的游戲筆記本電腦電源。飛鴻的 280-W GaN 游戲電源以 160 × 69 × 25-mm 的超緊湊外殼尺寸和 700-g 的輕量化設計突出了行業(yè)領先的性能水平。這款充電器比傳統(tǒng)的 280-W 游戲充電器小 50%，輕 30%。GaN Systems 的首席執(zhí)行官 Jim Witham 表示，有了 GaN，“磚”電源的時代已經一去不復返了。

英飛凌奧地利技術公司系統(tǒng)創(chuàng)新實驗室的首席首席工程師 Matthias Kasper 重點介紹了下一代 240-W USB-C 充電的硬件演示器。該拓撲是交錯式圖騰柱和 DCX 和 ZVS 降壓轉換器，初級和次級分別具有 600-V CoolGaN 和 100-V CoolGaN。通過外部連接，可以使用先進的調制方法進行數(shù)字控制。

Transphorm 應用和業(yè)務開發(fā)技術營銷高級副總裁 Philip Zuk 強調了 GaN 和 SiC 的下一個挑戰(zhàn)，特別是 Transphorm 的下一個市場，其產品組合包括 JEDEC 中的 650-V 和 900-V 器件，以及AEC-Q101表格和各種包裝。該產品組合的技術優(yōu)勢很大程度上是由公司的垂直整合驅動的。這種操作模式在 GaN 半導體行業(yè)中并不常見，它允許 Transphorm 控制其器件的設計、外延片（起始材料）和制造工藝。

和更多…

MinDCet 從一開始就專注于高壓和大功率 ASIC 設計。多年來，MinDCet 在高壓 IC 測試的開發(fā)、提供測試和測量系統(tǒng)以及最終生產測試服務方面進行了大量投資。在 PCIM 上，MinDCet 推出了使用 MOSFET 和 GaN 的電機驅動器，以及使用 SiC 的基于模擬的 D 類音頻放大器和太陽能逆變器。他們的第一個標準產品是 MDC901，它是一個 200V GaN 柵極驅動器，帶有一個半橋評估套件。

Empower Semiconductors 銷售和營銷高級副總裁 Steve Shultis 指出了電力電子技術的進步及其集成穩(wěn)壓器，以及傳統(tǒng)電容器的創(chuàng)新硅基替代品，以及 Empower E-CAP，一種可配置的硅基替代多層陶瓷電容器 （MLCC）。E-CAP 器件的電容密度是領先 MLCC 的 5 倍以上，具有改進的等效串聯(lián)電感和等效串聯(lián)電阻特性，可顯著降低寄生效應。

Shultis 說：“GaN 和 SiC 技術有很多代表性；我看到了相當多的創(chuàng)新?？吹秸鎸嵉慕煌ㄒ埠芎?，看到人們出去探索也很好。新技術代表。到目前為止，了解電力行業(yè)的總體情況對我來說是一次很好的經歷?！?/p>

Nexperia 推出了用于汽車安全氣囊應用的新應用專用 MOSFET （ASFET） 產品組合，其中以 LFPAK33 封裝的 BUK9M20-60EL 單 N 通道 60V、13mΩ 邏輯電平 MOSFET 為首。該 ASFET 產品組合結合了最新的硅溝槽技術和 LFPAK 封裝，使其能夠滿足最新的可靠性標準。與此同時，Nexperia 宣布推出 14 款用于電源應用的整流器，采用其新的 CFP2-HP（Clip-Bonded FlatPower）封裝。提供標準和 AEC-Q101 版本，包括 45-V、60-V 和 100-V 溝槽肖特基整流器（具有 1-A 和 2-A 選項），包括 PMEG100T20ELXD-Q、100-V、2 -溝槽肖特基勢壘整流器。

Power Integrations 宣布推出適用于英飛凌 EconoDUAL 模塊的 SCALETM EV 系列柵極驅動器板。該驅動器適用于原始、克隆和新的 SiC 變體，針對 EV、混合動力和燃料電池車輛（包括公共汽車和卡車以及建筑、采礦和農業(yè)設備）的大功率汽車和牽引逆變器。新電路板通過了汽車認證和 ASIL B 認證，可實現(xiàn) ASIL C 牽引逆變器設計。第一個發(fā)布的 SCALE EV 系列成員是 2SP0215F2Q0C，專為 EconoDUAL 900-A 1，200-V IGBT 半橋模塊而設計。

Power Integrations 汽車業(yè)務開發(fā)總監(jiān) Peter Vaughan 指出，柵極驅動器設計對于電動汽車的性能和可靠性都至關重要。“這款新產品已經完成了開發(fā)、測試和資格認證以及 ASIL 認證，大大減少了開發(fā)時間和成本，”他說。

Danisense 推出了全新的 DT 系列超穩(wěn)定、高精度（ppm 級）磁通門電流傳感器，采用閉環(huán)補償技術，可測量高達 200 Arms 的隔離直流和交流電流。與上一代產品相比，這些器件尺寸更小，體積減少 60%，具有高達 2 MHz 的大頻率帶寬和 50 A 至 200 A 的初級電流。

國巨集團 EMEA 配電開發(fā)現(xiàn)場應用工程師 Oliver Steidl 重點介紹了汽車和能源市場的主要產品，特別是用于高密度封裝的陶瓷技術表面貼裝電容器以及高效和高密度設計解決方案電源應用。這些電容器非常適用于以高效率和空間為主要考慮因素的功率轉換器、逆變器、緩沖器和諧振器。專為惡劣環(huán)境設計的薄膜電容器符合 AEC-Q200 標準，符合 RoHS 標準，工作溫度范圍為 –40?C 至 110?C。

意法半導體技術營銷經理和功率 MOSFET 專家 Antonino Gaito 強調了 MDmesh M9 功率半導體，這是促進綠色經濟的關鍵超級結 MOSFET 技術。STMicroelectronics 推出了其 MDmesh M9 和 DM9 MOSFET 系列的首批成員。這些器件是 N 溝道超結多漏極硅功率 MOSFET。該公司的目標是用于各種系統(tǒng)的開關模式電源設備，包括數(shù)據(jù)中心服務器、5G 基礎設施設備和平板電視。首批推出的兩款芯片是 650-V STP65N045M9 和 600-V STP60N043DM9。STP65N045M9 和 STP60N043DM9 器件的最大 R DS（on）規(guī)格為 45 mΩ 和 43 mΩ。ST 聲稱低 R DS（on）規(guī)格最大限度地提高功率密度并實現(xiàn)緊湊尺寸的設計。這些器件還提供低柵極電荷 （Q G ），在 400V 漏極電壓下通常為 80nC。

在與 PCIM 并行舉行的 Sensor & Test 期間，我有機會參觀了 Analog Devices （ADI） 展館。ADI 展示了用于汽車電動助力轉向的全新集成式真正通電多圈定位解決方案。此外，非接觸式交流和直流電流感應解決方案以鉗形表、母線和使用各向異性磁阻傳感器的 PCB 解決方案的形式呈現(xiàn)。該技術可準確、輕松地檢測高達 500 A 的電流范圍。采用 ADI 的 MEMS 傳感器和以太網技術 （10BASE-T1L） 的其他基于振動的狀態(tài)監(jiān)測解決方案包括具有納瓦功率的三軸加速度計，適用于電池供電的邊緣檢測應用一直活躍在醫(yī)療保健、汽車和工業(yè)領域，以及一個完全集成的飛行時間模塊，用于在廣泛的應用中具有 1-MP 分辨率的深度感測。