以氮化鎵(GaN)、碳化硅(SiC)等為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料具有禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)高、熱導(dǎo)率大、電子飽和漂移速度高、介電常數(shù)小等獨(dú)特的性能,顯示出比傳統(tǒng)功率器件更優(yōu)異的特性,給電力電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了新的生機(jī)。
碳化硅電力電子器件具備更高的效率、更高的開(kāi)關(guān)頻率和更高的工作溫度,在新能源發(fā)電、電動(dòng)汽車等一些重要領(lǐng)域展現(xiàn)出其巨大的應(yīng)用潛力。氮化鎵電力電子器件具有更高的工作電壓、更高的開(kāi)關(guān)頻率、更低的導(dǎo)通電阻等優(yōu)勢(shì),并可與成本極低、技術(shù)成熟度極高的硅基半導(dǎo)體集成電路工藝相兼容,在新一代高效率、小尺寸的電力轉(zhuǎn)換與管理系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)車、工業(yè)電機(jī)等領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
近日,開(kāi)年盛會(huì),第八屆國(guó)際第三代半導(dǎo)體論壇(IFWS)&第十九屆中國(guó)國(guó)際半導(dǎo)體照明論壇(SSLCHINA)于蘇州勝利召開(kāi)。期間,“功率模塊與電源應(yīng)用峰會(huì)“由浙江大學(xué)杭州國(guó)際科創(chuàng)中心電源管理技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟、英諾賽科、蘇州博湃半導(dǎo)體技術(shù)有限公司、江蘇省第三代半導(dǎo)體研究院協(xié)辦支持,在浙江大學(xué)教授吳新科和北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司副總裁于坤山共同主持下成功召開(kāi)。
浙江大學(xué)教授吳新科和北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司副總裁于坤山共同主持會(huì)議
峰會(huì)現(xiàn)場(chǎng)
峰會(huì)上,來(lái)自意大利帕多瓦大學(xué)信息工程系教授Enrico Zanoni、北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司副總裁于坤山、臺(tái)達(dá)電子高階客制電源事業(yè)部中國(guó)區(qū)總監(jiān)董慨,蘇州博湃半導(dǎo)體技術(shù)有限公司市場(chǎng)銷售總監(jiān)周鑫,錦浪科技技術(shù)研究中心總監(jiān)劉保頌,北京衛(wèi)星制造廠有限公司領(lǐng)域總師萬(wàn)成安,西交利物浦大學(xué)教授文輝清,上??萍即髮W(xué)信息學(xué)院長(zhǎng)聘副教授、研究員王浩宇,上海沛塬電子有限公司市場(chǎng)產(chǎn)品總監(jiān)劉正陽(yáng)等精英專家們帶來(lái)精彩報(bào)告,分享前沿研究成果。
意大利帕多瓦大學(xué)信息工程系教授Enrico Zanoni
會(huì)上,意大利帕多瓦大學(xué)信息工程系教授Enrico Zanoni分享了用于高效能量轉(zhuǎn)換應(yīng)用的GaN HEMT的深能級(jí)效應(yīng)和可靠性主題報(bào)告。他在報(bào)告中回顧影響設(shè)備動(dòng)態(tài)性能和可靠性的潛在問(wèn)題。并分析了導(dǎo)致動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻增加和閾值電壓不穩(wěn)定性的陷阱相關(guān)效應(yīng),以及軟開(kāi)關(guān)和硬開(kāi)關(guān)引起的熱電子效應(yīng)。提出捕集/脫捕集動(dòng)力學(xué)模型。并介紹了由關(guān)態(tài)偏置條件加速的失效機(jī)制,如電介質(zhì)和GaN中的時(shí)間依賴擊穿效應(yīng)和雪崩能力的問(wèn)題。最后并給出了物理失效分析的結(jié)果。
北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司副總裁于坤山
數(shù)字能源是物聯(lián)網(wǎng)IoT技術(shù)與能源產(chǎn)業(yè)的深度融合,通過(guò)能源設(shè)施的物聯(lián)接入,并依托大數(shù)據(jù)及人工智能,打通物理世界與數(shù)字世界,信息流與能量流互動(dòng),實(shí)現(xiàn)能源品類的跨越和邊界的突破,放大設(shè)施效用,品類協(xié)同優(yōu)化,是支撐現(xiàn)代能源體系建設(shè)的有效方式。北京世紀(jì)金光半導(dǎo)體有限公司副總裁于坤山做了題為“第三代半導(dǎo)體助力數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展”的主題報(bào)告,分享了數(shù)字能源生態(tài)體系、數(shù)字能源的發(fā)展趨勢(shì),報(bào)告指出,推動(dòng)數(shù)字能源技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟;第三代半導(dǎo)體與數(shù)字能源深度融合將構(gòu)建市場(chǎng)廣闊的新興產(chǎn)業(yè);數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和演進(jìn),需要產(chǎn)、學(xué)、研高度協(xié)同,在核心技術(shù)(硬件和軟件)、裝備、標(biāo)準(zhǔn),以及國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策等方面共同發(fā)力,以期實(shí)現(xiàn)數(shù)字能源產(chǎn)業(yè)有序、高效、可持續(xù)發(fā)展。
臺(tái)達(dá)電子高階客制電源事業(yè)部中國(guó)區(qū)總監(jiān)董慨
臺(tái)達(dá)電子高階客制電源事業(yè)部中國(guó)區(qū)總監(jiān)董慨分享了寬禁帶器件在數(shù)據(jù)中心AC-DC電源上的應(yīng)用及展望主題報(bào)告。
蘇州博湃半導(dǎo)體技術(shù)有限公司市場(chǎng)銷售總監(jiān)周鑫
蘇州博湃半導(dǎo)體技術(shù)有限公司市場(chǎng)銷售總監(jiān)周鑫分享了用于先進(jìn)SiC功率模塊的整體解決(核心設(shè)備/材料/工程)方案,其中報(bào)告指出,SiC功率模塊封裝新要求為耐受更高結(jié)溫, 所有結(jié)合面熔點(diǎn)從200°C提高到400°C以上;封裝總體散熱能力提高3~7倍, 以便在更小的體積小耐受相當(dāng)?shù)暮纳⒐β?;連接面的電阻值要小, 以便耐受較高的電流;要求更小的封裝體積有助于進(jìn)一步提高功率密度并減低雜散電感,適應(yīng)更高的開(kāi)關(guān)頻率。
上海沛塬電子有限公司市場(chǎng)產(chǎn)品總監(jiān)劉正陽(yáng)
上海沛塬電子有限公司市場(chǎng)產(chǎn)品總監(jiān)劉正陽(yáng)做了題為“基于寬禁帶器件的高頻大功率模組應(yīng)用”的主題報(bào)告,報(bào)告指出,寬禁帶半導(dǎo)體電源設(shè)備確實(shí)在改變游戲規(guī)則,模塊化趨勢(shì)更加清晰和強(qiáng)烈,應(yīng)用程序在當(dāng)今市場(chǎng)上蓬勃發(fā)展,成熟的電子建模和封裝建模是最關(guān)鍵的,企業(yè)需要通過(guò)內(nèi)部研發(fā)快速反應(yīng)和交付。
錦浪科技演講人員技術(shù)研究中心總監(jiān)劉保頌
錦浪科技演講人員技術(shù)研究中心總監(jiān)劉保頌SiC功率器件在光伏逆變器中的應(yīng)用,分析了SiC功率器件在光伏逆變器中的使用情況以及SiC功率器件在使用中的若干難點(diǎn),報(bào)告指出使用成本的進(jìn)一步下降,以鋪開(kāi)SiCMOS在DC-AC電路中的運(yùn)用;SiCMOS 本體上集成SBD以進(jìn)一步降低在死區(qū)時(shí)間內(nèi)SiCMOS的續(xù)流損耗(部分供應(yīng)商已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用);更高提升SiCMOS的BV,更好適配光伏應(yīng)用場(chǎng)景的電壓需求。降低器件的結(jié)殼熱阻,提高器件最大結(jié)溫度;使用混合拓?fù)?,降低現(xiàn)有IGBT損耗,針對(duì)性發(fā)揮SiC功率器件優(yōu)勢(shì),獲得更高的性價(jià)比。優(yōu)化SiC Hybrid IGBT的二極管性能,更好地應(yīng)用于光伏逆變電路的續(xù)流橋臂;相適應(yīng)的測(cè)試方法的優(yōu)化。
北京衛(wèi)星制造廠有限公司領(lǐng)域總師萬(wàn)成安
北京衛(wèi)星制造廠有限公司領(lǐng)域總師萬(wàn)成安帶來(lái)了“碳化硅、氮化鎵功率器件在航天電源的應(yīng)用前景”的主題報(bào)告,報(bào)告指出,GaN/SiC功率器件應(yīng)用場(chǎng)景涉及電機(jī)驅(qū)動(dòng)、能量變換、高電壓、無(wú)線遙測(cè);月球探測(cè);空間燃料電池電源系統(tǒng);空間電源系統(tǒng)等。展望未來(lái),GaN/SiC功率器件將是新一代航天器電源系統(tǒng)的核心器件。和地面用GaN/SiC功率器件相比較,航天器用GaN/SiC功率器件將涉及:材料技術(shù);抗輻射器件技術(shù);抗輻射器件評(píng)價(jià)與驗(yàn)證技術(shù);板卡級(jí)與系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù);長(zhǎng)壽命及空間環(huán)境驗(yàn)證技術(shù)等。
西交利物浦大學(xué)教授文輝清
西交利物浦大學(xué)教授文輝清現(xiàn)場(chǎng)分享了基于氮化鎵材料的電力電子功率集成電路設(shè)計(jì)主題報(bào)告。他表示,利用氮化鎵材料寬禁帶寬度、臨界擊穿電場(chǎng)高、飽和速度快等優(yōu)點(diǎn),開(kāi)發(fā)基于GaN材料的電力電子功率集成電路,實(shí)現(xiàn)高效率及高功率密度的功率變換;明確GaN器件典型失效模式,建立GaN等效電路模型,研究GaN電力電子器件的高溫高頻工作特性,優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì);開(kāi)發(fā)基于GaN材料電力電子功率集成電路,提高功率變換效率及功率密度,降低系統(tǒng)成本,推動(dòng)電力電子功率集成電路在高壓、高頻及高溫領(lǐng)域如航空航天、電動(dòng)汽車、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。為此,他在報(bào)告中詳細(xì)介紹了GaN-MIS-HEMT及功率二極管研制,GaN電力電子器件特性及可靠性研究、GaN電力電子功率集成研究以及基于GaN雙向開(kāi)關(guān)的矩陣變換器等方面最新研究進(jìn)展。
上??萍即髮W(xué)信息學(xué)院長(zhǎng)聘副教授、研究員王浩宇
上??萍即髮W(xué)信息學(xué)院長(zhǎng)聘副教授、研究員王浩宇分享了基于氮化鎵的CRM圖騰柱PFC整流器的無(wú)傳感器電流過(guò)零預(yù)測(cè)技術(shù),研究提出了一種用于圖騰柱Boost PFC變換器的新型無(wú)電流傳感器CRM控制。分析了考慮開(kāi)關(guān)器件模型非線性電容的估計(jì)器的行為。為了減小電感和寄生電阻的變化,提高預(yù)測(cè)精度,提出了一種擾動(dòng)阻尼控制。建立了額定功率為550W的實(shí)驗(yàn)樣機(jī),以驗(yàn)證所提出的概念。
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