IEEE发布宽带隙半导体技术路线图，押注碳化硅和氮化镓材料发展

智东西（公众号：zhidxcom）
编 | 韦世玮

智东西4月13日消息，近日，为了促进宽带隙（WBG）半导体技术的发展，IEEE电力电子学会（PELS）发布了宽带隙功率半导体（ITRW）的国际技术路线图。

该路线图确定了宽带隙技术发展的关键趋势、设计挑战、潜在应用领域和未来应用预测。

一、什么是宽带隙半导体？

宽带隙半导体指的是在室温下带隙大于2.0eV的半导体材料，如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）。这类材料的带隙（绝缘态和导电态之间的能量差）明显大于硅。

因此，宽带隙功率设备消耗的能源更少，可以承受更高的电压，在更高的温度和频率下运行，并且能够从可再生能源中产生更可靠的电力形式。

从应用角度看，宽带隙半导体能够广泛应用于蓝、紫光和紫外光电子器件，以及高频、高温、高功率等电气器件中。

但由于宽带隙技术较新，所以制造成本比硅更高。

在路线图委员会的专家们看来，碳化硅和氮化镓材料的应用范围越来越广泛，在为行业提供硅无法实现的性能的同时，其价格也更加便宜。

据了解，采用碳化硅和氮化硅功率转换器研发的新一代宽带隙半导体，其转换速度比用硅材料研发的同类器件快100至1000倍。

与此同时，宽带隙比硅还能节省更多能效。“一个典型的硅转换器，使用者可以获得约95%的能效，但使用宽带隙转换器，这一数值将接近99%。”Braham Ferreira说到。

从应用方面看，采用宽带隙材料制成的小型转换器，通过其低功耗等特性，未来将广泛地应用于脑、笔记本电脑、电视和电动汽车等电源供应市场。

“该路线图从战略角度审视了宽带隙的长期前景、未来、趋势，以及潜在的可能性。”针对路线图，ITRW指导委员会主席、IEEE研究员Braham Ferreira谈到，其目的是加速宽带隙技术的研发，以更好发挥这项新技术的潜力。

据了解，路线图委员会由世界各地的材料学专家、工程师、设备专家、政策制定者，以及工业和学术界等领域代表组成。他们重点关注四个领域，分别为基板和设备、模块和封装、GaN系统和应用、SiC系统和应用。

针对路线图的制定，Braham Ferreira表示，由于他们不能直接对半导体设备的生产和开发下达行业指令，因此只能通过共识和协议来确定潜在的新应用领域，并为行业的长期研发和投资指明了方向。

路线图摘要列出了采用WBG技术最有可能受益的市场，包括光伏转换器、混合动力和纯电动汽车传动系统以及数据中心。

从时间角度看，路线图制定了5年短期、5至15年中期和长期三个阶段的商业化框架。