碳化硅 (SiC) 具有提高電動(dòng)汽車整體系統(tǒng)效率的潛力。在太陽(yáng)能行業(yè)，碳化硅逆變器優(yōu)化在成本節(jié)約方面也發(fā)揮著很大的作用。在這個(gè)與俄亥俄州立大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系 IEEE 院士教授 Anant Agarwal 的播客中，我們將發(fā)現(xiàn) SiC 的好處和應(yīng)用。

討論的文章：

改進(jìn)碳化硅晶圓工藝

碳化硅功率模塊建模

商用 1.2 kV 4H-SiC 功率 MOSFET 的柵極漏電流行為研究

商用 1.2 kV 碳化硅功率 MOSFET 的閾值電壓不穩(wěn)定性

轉(zhuǎn)錄

開始

歡迎來(lái)到 Powerup，這是由 Maurizio Di Paolo Emilio 主持的播客節(jié)目，它為 PowerElectronicsNews.com 和其他 AspenCore Media 出版物上的一些關(guān)于電力電子技術(shù)和產(chǎn)品的故事帶來(lái)了生命。

在這個(gè)節(jié)目中，您將聽到工程師和高管討論電力電子和汽車、工業(yè)和消費(fèi)等市場(chǎng)的新聞、挑戰(zhàn)和機(jī)遇。這是您的主持人、電力電子新聞和 EEWeb.com 的主編 Maurizio Di Paolo Emilio。

-32.50

毛里齊奧·迪·保羅·埃米利奧

大家好，歡迎來(lái)到 Powerup 的這一新劇集。在這一集中，我們將討論碳化硅。我們將發(fā)現(xiàn)從硅到碳化硅的轉(zhuǎn)變。碳化硅的優(yōu)點(diǎn)可以是高導(dǎo)熱性、低熱膨脹系數(shù)、高最大電流密度。這些特性提供了出色的電氣性能，尤其是與硅相比時(shí)。這些特性使碳化硅非常有利于需要高電流、高溫和高導(dǎo)熱性的高功率應(yīng)用。許多制造商正在向碳化硅邁進(jìn)，在電動(dòng)汽車、太陽(yáng)能系統(tǒng)和數(shù)據(jù)中心等應(yīng)用中使用碳化硅。由于行業(yè)對(duì)高品質(zhì)的需求，碳化硅已在汽車行業(yè)流行起來(lái)，可靠性和效率。在這個(gè)與俄亥俄州立大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系 IEEE 院士教授 Anant Agarwal 的播客中，我們將發(fā)現(xiàn)碳化硅的好處和應(yīng)用。他貢獻(xiàn)了 60 多項(xiàng)專利，并在會(huì)議和期刊上發(fā)表了大量研究論文。他與人合著了一本關(guān)于碳化硅技術(shù)的書。

讓我們和阿南特談?wù)劇?/p>

-31.30

毛里齊奧·迪·保羅·埃米利奧

嗨，阿南特。非常感謝您的光臨。感謝您有機(jī)會(huì)參加這些播客。非常感謝。你好嗎？

-31.21

阿南特·阿加瓦爾

我很好謝謝。

-31.19

毛里齊奧·迪·保羅·埃米利奧

那么，今天這一集的主題是碳化硅，從硅到碳化硅的過(guò)渡，但在詳細(xì)介紹之前，我想請(qǐng)您介紹一下您自己，您的職業(yè)，您的角色和您的工作。

-31.01

阿南特·阿加瓦爾

當(dāng)然。您知道，非常感謝您提供這個(gè)機(jī)會(huì)。我想我是在 1993 年在匹茲堡的西屋科技中心開始研究碳化硅功率器件的，之后我在 Cree 工作了 14 年，現(xiàn)在被稱為 Wolfspeed。2013 年，我退出 Cree 并加入美國(guó)能源部，在那里我創(chuàng)建了 Power America，以促進(jìn)美國(guó)寬帶隙功率器件的制造。

而且，你知道，我認(rèn)為 X FAB 取得了巨大的成功。它是德克薩斯州拉伯克的一家鑄造廠，今天開始進(jìn)行一些碳化硅制造，有超過(guò) 25 家公司在那里工作。我們所做的另一件事是培養(yǎng) 200 名電力電子學(xué)博士，他們將幫助在未來(lái) 10 到 20 年內(nèi)采用這些寬帶隙器件。而且，你知道，我應(yīng)該說(shuō)，在 2013 年到 2014 年的時(shí)間框架內(nèi)，在美國(guó)能源部，我們已經(jīng)看到寬帶隙設(shè)備將用于電動(dòng)汽車。所以，我們開始在 PowerAmerica 大力資助它，所有這些都得到了回報(bào)。

是的，總而言之，您知道，我在碳化硅設(shè)備方面擁有 28 年的經(jīng)驗(yàn)，并且享受其中的每一分鐘。順便說(shuō)一下，我最近和我在紐約的同事成立了一家公司，名為 NoMIS Power Group，以幫助新公司進(jìn)行碳化硅制造。所以，我就到此為止吧……

-28.50

毛里齊奧·迪·保羅·埃米利奧

好的，好的，謝謝阿南特。所以，正如我所說(shuō)，碳化硅是今天的主題。因此，碳化硅有可能通過(guò)提高整體系統(tǒng)效率來(lái)增加電動(dòng)汽車的行駛距離。在太陽(yáng)能行業(yè)中，碳化硅逆變器優(yōu)化可以起到，也可以起到很大的效率和節(jié)約成本的作用。因此，如您所知，我們看到了對(duì)碳化硅的大量投資。自從從硅過(guò)渡到碳化硅以來(lái)，我想問您在基板、封裝、形狀因素方面優(yōu)化成本性能與材料之間的權(quán)衡的最重要的點(diǎn)、挑戰(zhàn)或最關(guān)鍵的問題，電路布局，例如，等等？碳化硅半導(dǎo)體的未來(lái)如何？

-27.40

阿南特·阿加瓦爾

這是一個(gè)很好的問題。因此，假設(shè)用于電動(dòng)汽車的碳化硅的往返效率高達(dá) 7% 到 8%。因此，在電動(dòng)汽車中使用碳化硅絕對(duì)是一個(gè)很好的理由。但正如你所說(shuō)，有很多挑戰(zhàn)。第一個(gè)顯然是成本。我早年在 DOE 時(shí)談過(guò)很多這件事。今天，我最好的猜測(cè)是，對(duì)于典型的 1200 伏碳化硅 MOSFET，批量定價(jià)可能低至每安培 10 美分，但如果您看一下硅 IGBT，大約每安培 2 美分，而且批量較大。所以很明顯，碳化硅很難進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)。幸運(yùn)的是，您知道，像特斯拉這樣的公司在成為首批采用者方面表現(xiàn)出了極大的領(lǐng)導(dǎo)力。所以這是一件好事。另一個(gè)好處是，到 2023 年，我們將轉(zhuǎn)向 200 毫米晶圓。因此，我猜測(cè)批量定價(jià)可能會(huì)降至每安培 6 美分左右，但距離每安培 2 美分還很遠(yuǎn)。因此，為了讓每放大器至少 3 美分，我認(rèn)為這是一個(gè)重要的里程碑，我們確實(shí)需要降低基板和外延層的價(jià)格，這是最昂貴的兩個(gè)項(xiàng)目。通常，音量將解決這些問題。但我認(rèn)為我們?cè)谌蚍秶鷥?nèi)的供應(yīng)商很少，可能不到 10 家，無(wú)論是基板還是外延。所以我的感覺是這將在五到六年內(nèi)慢慢發(fā)生。但是你可以看到今天的趨勢(shì)，世界各地都在發(fā)生重大整合。但是，我認(rèn)為每安培達(dá)到 3 美分還需要五到六年的時(shí)間。順便一提，來(lái)自日本的另一個(gè)重大突破可以幫助我們，他們?cè)谔蓟?MOSFET 中具有兩倍的反轉(zhuǎn)遷移率。因此，這將有助于將設(shè)備尺寸縮小 30%。而且，希望成本。所以，我認(rèn)為我們正在解決成本問題，我們應(yīng)該在五到六年后到達(dá)那里。還有一個(gè)我應(yīng)該提到的問題，那就是，如果你看看普通乘用車的 EV 逆變器，400 伏需要大約 2400 安培這意味著我們應(yīng)該在 150 到 200 A 的設(shè)備上工作，因?yàn)槲覀儾幌朐谝粋€(gè)電源模塊中并聯(lián)許多設(shè)備，因?yàn)槟肋@會(huì)導(dǎo)致電流共享的其他可靠性問題。但是今天的器件尺寸受限于該外延層上的缺陷，即表面缺陷。所以，你知道今天如果我們看 100 輛車，他們的缺陷范圍從每平方厘米第一個(gè)缺陷到每平方厘米兩個(gè)缺陷。因此，我認(rèn)為必須大幅提高缺陷的外延質(zhì)量。當(dāng)然，最后還有柵極氧化層可靠性問題，當(dāng)然，短路耐受時(shí)間非常低。所以，在我們到達(dá)那里之前，我們必須解決一些挑戰(zhàn)，我應(yīng)該到此為止。

-23.23

毛里齊奧·迪·保羅·埃米利奧

好的。所以，讓我們進(jìn)入技術(shù)方面，技術(shù)細(xì)節(jié)，碳化硅 MOSFET 器件的商業(yè)化在過(guò)去十年中得到了擴(kuò)展，最近幾年?yáng)艠O氧化物的可靠性是一個(gè)，是他們的主要問題，因?yàn)樗鼊澐至似骷氖褂脡勖? 在您的一篇題為“商用 1.2 kV 4H-SiC 功率 MOSFET 的柵極漏電流行為調(diào)查”的文章中，您……我的意思是，您的團(tuán)隊(duì)研究了商用 1.2 千瓦碳化硅功率 MOSFET 在不同柵極電壓下的柵極泄漏電流。你能告訴我更多關(guān)于這次調(diào)查、你的工作以及正在調(diào)查的其他參數(shù)來(lái)評(píng)估碳化硅的性能嗎？

– 22.17

阿南特·阿加瓦爾

是的，毛里齊奧問得好。因此，首先，您知道，如果您查看碳化硅中的柵極氧化物問題，就會(huì)發(fā)現(xiàn)有兩個(gè)問題。一是MOSFET的壽命。其次，您如何篩選出具有不良柵極氧化物的器件。所以，這是我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中研究的兩個(gè)問題。所以，讓我們先談?wù)剦勖A(yù)測(cè)。因此，許多電動(dòng)汽車制造商更喜歡 100 年。所以，您知道可靠性測(cè)試是在高溫下在柵極兩端的非常高的電壓下進(jìn)行的，然后我們加速故障和柵極氧化物，然后我們將這些數(shù)據(jù)投影回工作電壓，柵極中通常為 20 伏。所以，我們稱這些測(cè)試時(shí)間為相關(guān)的介電擊穿測(cè)試，每個(gè)人都使用它們，在我們的團(tuán)隊(duì)中，我們測(cè)試了我們可用的所有商業(yè)設(shè)備，你知道，好消息是它們都通過(guò)了終身標(biāo)準(zhǔn)。所以，這確實(shí)是非常非常好的消息。因此，總的來(lái)說(shuō)，我必須說(shuō)碳化硅 MOSFET 中的柵極氧化物質(zhì)量足夠高。所以這不是一個(gè)主要的擔(dān)憂。但讓我有點(diǎn)擔(dān)心的第二個(gè)問題是這個(gè)表面，我之前提到的外延層上的缺陷。因此，無(wú)論該缺陷在哪里，這些缺陷都會(huì)并入柵極氧化物中，而氧化物本身就很脆弱。所以，這種缺陷可能是硅落下，所謂的三角形缺陷，還有許多其他類型的表面缺陷。你知道，這些類型的缺陷非常高。因此，根據(jù)設(shè)備尺寸，如果您要使用高電流設(shè)備和 200 安培，您可能有 30% 到 40% 的設(shè)備包含這些缺陷，您必須將它們篩選出來(lái)，因?yàn)槟荒茏屗鼈冞M(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。那么我們?cè)撛趺崔k？我們施加最大可能的柵極電壓，條件是柵極氧化層中每厘米不應(yīng)超過(guò) 9 兆伏，在制造過(guò)程中的極短時(shí)間和晶圓級(jí)，我們希望帶有柵極氧化層的器件短路所以我們可以把它們?nèi)拥簟Ｋ?，但取決于缺陷的大小，這在硅中并非如此，但在碳化硅中肯定是這樣，我們有很多缺陷，其中一些設(shè)備將逃脫篩選過(guò)程，因?yàn)轱@然你不能篩選太長(zhǎng)時(shí)間。所以，然后他們會(huì)導(dǎo)致影片失敗，而這些都是不可接受的。因此，在這里，溝槽質(zhì)量分布或平面質(zhì)量寬度具有明顯的優(yōu)勢(shì)。所以，英飛凌的 Tom Aichinger 和他的同事實(shí)際上已經(jīng)指出了這一點(diǎn)，他們擁有的來(lái)自英飛凌的溝槽器件具有更厚的柵極氧化物，幾乎 700 埃的柵極氧化物與平面 MOSFET 中的 350 埃相比。因此，它們可以施加更高的柵極電壓，因此，它們可以篩選出幾乎所有的缺陷。所以，我會(huì)說(shuō)壽命很好，但必須提高外延層質(zhì)量以減少表面缺陷。

-17.51

毛里齊奧·迪·保羅·埃米利奧

因此，正如您所提到的，我們?cè)谒?a target="_blank">電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的許多應(yīng)用和新設(shè)計(jì)，包括逆變器大功率 AC/DC、DC/DC 轉(zhuǎn)換器都在增加使用碳化硅解決方案。因此，我想如果不使用低電感封裝，就無(wú)法利用碳化硅技術(shù)。那么，它的作用是什么？這個(gè)封裝，碳化硅封裝是什么意思？此外，還有一個(gè)問題，如果我考慮在我的下一個(gè)項(xiàng)目中使用碳化硅，我的下一個(gè) EV 電池充電器設(shè)計(jì)，例如 EV 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，這是我應(yīng)該擁有的主要內(nèi)容、主要建議和主要功能考慮到？

-16.50

阿南特·阿加瓦爾

是的，這是一個(gè)非常非常相關(guān)的問題。你知道，在早期，當(dāng)我們開始制造碳化硅器件時(shí)，我們只是將它們封裝在一個(gè)典型的硅 IGBT 封裝功率模塊中，它并沒有真正起作用，它只會(huì)導(dǎo)致很多振蕩。所以，如果你考慮一個(gè) 1200 伏 400 安培半橋模塊，這是主力，因?yàn)樘蓟杵骷_關(guān)非常快，我們必須將雜散電感保持在 5 毫微亨以下，這樣對(duì)于硅 IGBT 模塊來(lái)說(shuō)這不是問題，你可以有更高的電感。但是對(duì)于碳化硅，您需要將它們保持在 5 毫微亨以下。這并不容易。您必須擔(dān)心設(shè)備和布局的放置并使用大量模擬。第二，您必須擔(dān)心雜散電容，因?yàn)槊總€(gè)人都使用雙鍵合銅基板，并且有很多電容會(huì)導(dǎo)致共模噪聲。第三，我想說(shuō)我們發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵問題之一是碳化硅和銅之間的膨脹系數(shù)不匹配。這意味著非常大的設(shè)備將無(wú)法承受溫度循環(huán)，它們會(huì)直接脫落。所以，在這里必須要有創(chuàng)意，尋找其他材料，這是我們必須解決的問題。然后很明顯，我們需要擔(dān)心熱阻，它應(yīng)該小于每瓦 1 攝氏度。到達(dá)那里并不容易。然后我必須提到的另一個(gè)問題，我們必須計(jì)算，也就是說(shuō)，如果您查看來(lái)自給定供應(yīng)商的 100 個(gè)設(shè)備，您會(huì)看到閾值電壓在 1 到 2 伏之間變化。如果您只是將這些設(shè)備隨機(jī)放置在一個(gè)電源模塊中，您將在設(shè)備之間獲得大量均等的電流共享。這對(duì)電源模塊的長(zhǎng)期可靠性來(lái)說(shuō)從來(lái)都不是好事。所以這意味著您必須正確匹配設(shè)備中的閾值電壓，這肯定會(huì)增加成本。最后，我可以說(shuō)我們可以使用高溫灌封材料，而不是硅膠，而是其他可以承受設(shè)備高達(dá) 200 攝氏度結(jié)溫的材料，這絕對(duì)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。所以，總的來(lái)說(shuō)，我認(rèn)為我們不需要非常激進(jìn)地思考，只要仔細(xì)的設(shè)計(jì)就能讓我們達(dá)到目標(biāo)。而且，您知道，最終，我們不能將非常昂貴的鍍金封裝用于電動(dòng)汽車應(yīng)用。因此，我們必須找到解決這些問題的簡(jiǎn)單方法。您將在設(shè)備之間獲得大量均等的電流共享。這對(duì)電源模塊的長(zhǎng)期可靠性來(lái)說(shuō)從來(lái)都不是好事。所以這意味著您必須正確匹配設(shè)備中的閾值電壓，這肯定會(huì)增加成本。最后，我可以說(shuō)我們可以使用高溫灌封材料，而不是硅膠，而是其他可以承受設(shè)備高達(dá) 200 攝氏度結(jié)溫的材料，這絕對(duì)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。所以，總的來(lái)說(shuō)，我認(rèn)為我們不需要非常激進(jìn)地思考，只要仔細(xì)的設(shè)計(jì)就能讓我們達(dá)到目標(biāo)。而且，您知道，最終，我們不能將非常昂貴的鍍金封裝用于電動(dòng)汽車應(yīng)用。因此，我們必須找到解決這些問題的簡(jiǎn)單方法。您將在設(shè)備之間獲得大量均等的電流共享。這對(duì)電源模塊的長(zhǎng)期可靠性來(lái)說(shuō)從來(lái)都不是好事。所以這意味著您必須正確匹配設(shè)備中的閾值電壓，這肯定會(huì)增加成本。最后，我可以說(shuō)我們可以使用高溫灌封材料，而不是硅膠，而是其他可以承受設(shè)備高達(dá) 200 攝氏度結(jié)溫的材料，這絕對(duì)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。所以，總的來(lái)說(shuō)，我認(rèn)為我們不需要非常激進(jìn)地思考，只要仔細(xì)的設(shè)計(jì)就能讓我們達(dá)到目標(biāo)。而且，您知道，最終，我們不能將非常昂貴的鍍金封裝用于電動(dòng)汽車應(yīng)用。因此，我們必須找到解決這些問題的簡(jiǎn)單方法。這對(duì)電源模塊的長(zhǎng)期可靠性來(lái)說(shuō)從來(lái)都不是好事。所以這意味著您必須正確匹配設(shè)備中的閾值電壓，這肯定會(huì)增加成本。最后，我可以說(shuō)我們可以使用高溫灌封材料，而不是硅膠，而是其他可以承受設(shè)備高達(dá) 200 攝氏度結(jié)溫的材料，這絕對(duì)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。所以，總的來(lái)說(shuō)，我認(rèn)為我們不需要非常激進(jìn)地思考，只要仔細(xì)的設(shè)計(jì)就能讓我們達(dá)到目標(biāo)。而且，您知道，最終，我們不能將非常昂貴的鍍金封裝用于電動(dòng)汽車應(yīng)用。因此，我們必須找到解決這些問題的簡(jiǎn)單方法。這對(duì)電源模塊的長(zhǎng)期可靠性來(lái)說(shuō)從來(lái)都不是好事。所以這意味著您必須正確匹配設(shè)備中的閾值電壓，這肯定會(huì)增加成本。最后，我可以說(shuō)我們可以使用高溫灌封材料，而不是硅膠，而是其他可以承受設(shè)備高達(dá) 200 攝氏度結(jié)溫的材料，這絕對(duì)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。所以，總的來(lái)說(shuō)，我認(rèn)為我們不需要非常激進(jìn)地思考，只要仔細(xì)的設(shè)計(jì)就能讓我們達(dá)到目標(biāo)。而且，您知道，最終，我們不能將非常昂貴的鍍金封裝用于電動(dòng)汽車應(yīng)用。因此，我們必須找到解決這些問題的簡(jiǎn)單方法。我可以說(shuō)我們可以使用高溫灌封材料，而不是硅膠，而是其他可以承受高達(dá) 200 攝氏度的設(shè)備結(jié)溫的材料，這絕對(duì)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。所以，總的來(lái)說(shuō)，我認(rèn)為我們不需要非常激進(jìn)地思考，只要仔細(xì)的設(shè)計(jì)就能讓我們達(dá)到目標(biāo)。而且，您知道，最終，我們不能將非常昂貴的鍍金封裝用于電動(dòng)汽車應(yīng)用。因此，我們必須找到解決這些問題的簡(jiǎn)單方法。我可以說(shuō)我們可以使用高溫灌封材料，而不是硅膠，而是其他可以承受高達(dá) 200 攝氏度的設(shè)備結(jié)溫的材料，這絕對(duì)是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。所以，總的來(lái)說(shuō)，我認(rèn)為我們不需要非常激進(jìn)地思考，只要仔細(xì)的設(shè)計(jì)就能讓我們達(dá)到目標(biāo)。而且，您知道，最終，我們不能將非常昂貴的鍍金封裝用于電動(dòng)汽車應(yīng)用。因此，我們必須找到解決這些問題的簡(jiǎn)單方法。

-13.29

毛里齊奧·迪·保羅·埃米利奧

好的。這很棒。所以，你提到了閾值電壓。事實(shí)上，我想和你談?wù)勀銓懙南乱黄恼?，關(guān)于“商用 1.2 kV SiC 功率 MOSFET 的閾值電壓不穩(wěn)定性”。因此，您分析了一些商業(yè)設(shè)備中這些設(shè)備的閾值電壓不穩(wěn)定性，以確定它們對(duì)汽車應(yīng)用的穩(wěn)健性，這些應(yīng)用需要嚴(yán)格的可靠性要求。那么，對(duì)此有哪些考慮，你知道......你能告訴我更多關(guān)于這篇論文，你寫的這篇文章嗎？

-12.27

阿南特·阿加瓦爾

一定一定。所以，您知道，我們?cè)缇椭捞蓟柚械臇艠O氧化物在整個(gè)薄膜厚度上分布著許多缺陷。發(fā)生這種情況是因?yàn)槲覀冇刑荚谘趸^(guò)程等過(guò)程中試圖逃逸。并且可能存在來(lái)自 SiC 表面本身的缺陷。所以，我們所做的，我們?cè)跂艠O上施加直流電壓，比如 20 伏，400 小時(shí)，我們看到 2 到 3 伏，變化超過(guò) 100 小時(shí)。發(fā)生的事情是電子從碳化硅注入柵極氧化物并被捕獲。好消息是......所以，你知道，我們的結(jié)果表明這些缺陷是存在的。不同的供應(yīng)商有不同的缺陷密度，因?yàn)樗麄兛赡苡胁煌臇艠O氧化物生長(zhǎng)技術(shù)。因此，某些供應(yīng)商肯定比其他供應(yīng)商更好。但好消息是，如果你用 20 伏的電壓打開設(shè)備然后關(guān)閉它，并進(jìn)行數(shù)百萬(wàn)次這樣的循環(huán)，轉(zhuǎn)換器將看到這些設(shè)備的方式，閾值電壓在開啟脈沖期間增加，但在關(guān)閉脈沖期間它會(huì)降低，因?yàn)樗须娮踊貋?lái)了。所以我認(rèn)為這樣做的正確方法是進(jìn)行數(shù)百萬(wàn)次開關(guān)循環(huán)，人們還沒有這樣做。而且您知道，在 MOSFET 的整個(gè)使用壽命期間，您只會(huì)獲得一到兩個(gè)變化。但同樣，不同制造商之間存在很大差異。所以，實(shí)際上，這沒什么大不了的，它不會(huì)影響電源轉(zhuǎn)換器，但僅僅在氧化物中有缺陷從來(lái)都不是一件好事，它只會(huì)讓你懷疑。我們已經(jīng)指出的第二個(gè)問題是，你知道由于界面缺陷，反型層遷移率非常低。所以，碳化硅中的反型層遷移率通常為每伏秒 20 平方厘米，硅超過(guò) 100，這是一個(gè)很大的缺點(diǎn)。為了解決這個(gè)問題，我們多年來(lái)所做的是將溝道和 2.4 微米縮小，并將柵極氧化層厚度降低到 300 到 400 埃。如果您通常查看硅，溝道長(zhǎng)度超過(guò) 1 微米，氧化物厚度約為 1000 埃。所以，當(dāng)你像我們一樣進(jìn)入短通道時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生非常低的短路耐受時(shí)間，只有兩到四微秒，而且不同供應(yīng)商之間也存在很大差異。而且如果我們從相同的設(shè)備中取出設(shè)備并且有很多傳播。因此，現(xiàn)在，必須檢測(cè)短路故障并在一微秒內(nèi)關(guān)閉 MOSFET 的柵極驅(qū)動(dòng)器承受著巨大的負(fù)擔(dān)。所以，我認(rèn)為我們首先需要在不放棄性能的情況下改進(jìn)短路耐受時(shí)間的設(shè)備，實(shí)際上我應(yīng)該說(shuō)我之前提到的我的公司取得了重大突破，我們可以達(dá)到 8 到 10 微秒的短路今天的電路耐受時(shí)間。我提到的用于碳化硅的苯酚?xùn)艠O氧化物會(huì)導(dǎo)致其自身的一系列問題，首先閾值電壓變得非常低，低至兩伏。因此，由于高 dV/dT，存在意外開啟的危險(xiǎn)，這很糟糕。其次，由于您有 300、400 安培的電流，因此在 EV 中，您可能會(huì)因轉(zhuǎn)換器中的寄生電感而導(dǎo)致柵極反彈，這可能會(huì)炸毀柵極。所以，我一直建議我們使用 Ticker 柵極氧化物，您通常從以下位置了解溝槽 MOSFET，具有更厚的柵極氧化物，幾乎是平面 D MOSFET 的兩倍，因?yàn)樗鼈兙哂懈叩姆葱蛯舆w移率。因此，總而言之，我應(yīng)該說(shuō)柵極氧化層中的缺陷不是主要問題，但我們應(yīng)該密切關(guān)注它。所有這些來(lái)自日本的移動(dòng)性進(jìn)步，我們應(yīng)該用它們來(lái)加厚柵極氧化物。并且我們應(yīng)該改進(jìn)器件設(shè)計(jì)以提高短路耐受時(shí)間。所以這是我認(rèn)為我們應(yīng)該擔(dān)心的三件事。并且我們應(yīng)該改進(jìn)器件設(shè)計(jì)以提高短路耐受時(shí)間。所以這是我認(rèn)為我們應(yīng)該擔(dān)心的三件事。并且我們應(yīng)該改進(jìn)器件設(shè)計(jì)以提高短路耐受時(shí)間。所以這是我認(rèn)為我們應(yīng)該擔(dān)心的三件事。

-6.41

毛里齊奧·迪·保羅·埃米利奧

是的，這非常非常有趣。所以，我想建議，讓用戶也閱讀我之前提到的你的文章。此外，我在此播客中報(bào)告了有關(guān)柵極漏電流和閾值電壓的文章。所以 Anant，我們得出結(jié)論，只是我的最后一個(gè)，關(guān)于碳化硅，你的下一個(gè)項(xiàng)目是什么？因此，碳化硅和氮化鎵可以為創(chuàng)建下一代智能電網(wǎng)以解決能源問題做出貢獻(xiàn)。在分布式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，每個(gè)發(fā)電機(jī)組都能夠執(zhí)行其主要功能。半導(dǎo)體技術(shù)是提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素，您對(duì)此有何考慮？

-5.36

阿南特·阿加瓦爾

是的，那是一個(gè)非常好的問題，非常貼近我的心。你知道，我一直認(rèn)為碳化硅可以通過(guò)使分布式發(fā)電和分布式電網(wǎng)成為可能來(lái)對(duì)抗全球變暖、脫碳。所以，你知道，分散式電網(wǎng)就是答案，在這里我認(rèn)為碳化硅將發(fā)揮重要作用，因?yàn)樗哂懈叩男屎透叩拈_關(guān)速度。此外，急需的是高壓碳化硅器件，3.3千伏12千伏碳化硅MOSFET，這也是我們公司再次專注于這些高壓器件和電源模塊的原因。所以，您知道，如果您查看 3.3 千伏特硅 IGBT 只能以 1 到 2 千赫茲開關(guān)，而碳化硅 MOSFET 將以 15 千赫茲開關(guān)并提供 5% 的高效率。但這些資產(chǎn)在電網(wǎng)中的大問題是無(wú)人看管。因此，如果您使用壓縮機(jī)通過(guò)液體冷卻來(lái)冷卻硅 IGBT，那么大部分時(shí)間泵會(huì)停機(jī)并需要維護(hù)。因此，我認(rèn)為我們必須考慮在這些無(wú)人值守的資產(chǎn)中對(duì)高壓碳化硅 MOSFET 進(jìn)行空氣冷卻。如果我們可以改進(jìn)電源模塊，我認(rèn)為 200 攝氏度的結(jié)溫將非常有用。您知道，我們正在進(jìn)行的另一個(gè)項(xiàng)目是將高壓橫向 MOSFET 集成在一個(gè)芯片中的碳化硅 CMOS。所以，硅智能芯片已經(jīng)出現(xiàn)，它們無(wú)處不在，它們有 100 伏的 MOSFET 和大量的 CMOS 電路，我們可以達(dá)到 600 伏。這意味著與硅芯片相比，我們可以在碳化硅芯片上處理六倍的功率。所以，我認(rèn)為這將打開很多應(yīng)用程序，碳化硅技術(shù)已經(jīng)足夠成熟來(lái)做到這一點(diǎn)。我們正在與奧爾巴尼的 SUNY Poly 和我們公司合作解決這個(gè)問題。所以，最后，在尖端工作是非常令人興奮的，看到碳化硅終于成功，我感到非常滿意。經(jīng)過(guò) 25 年的努力，實(shí)際上是由世界各地的許多科學(xué)家和工程師進(jìn)行的。我當(dāng)然從 1993 年就開始參與了。所以，我很享受其中的每一分鐘。來(lái)自世界各地的許多科學(xué)家和工程師。我當(dāng)然從 1993 年就開始參與了。所以，我很享受其中的每一分鐘。來(lái)自世界各地的許多科學(xué)家和工程師。我當(dāng)然從 1993 年就開始參與了。所以，我很享受其中的每一分鐘。

-2.12

毛里齊奧·迪·保羅·埃米利奧

好，太棒了。非常感謝，阿南特。很高興與您交談。感謝您參加此播客。非常感謝，請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注碳化硅。

-1.57

阿南特·阿加瓦爾

是的，非常感謝。

-1.52

毛里齊奧·迪·保羅·埃米利奧

謝謝阿南特，非常感謝！

因此，就效率而言，在電動(dòng)汽車中使用碳化硅是有充分理由的，但在能源的其他應(yīng)用中也是如此。無(wú)論如何，我們也有很多挑戰(zhàn)，其中之一就是成本。正如 Anant 所說(shuō)，特斯拉在成為第一個(gè)采用者方面表現(xiàn)出了極大的領(lǐng)導(dǎo)力……所以，這是一件好事！

Anant 表示，到 2023 年，我們將轉(zhuǎn)向 200 毫米晶圓，因此批量定價(jià)可能會(huì)降至每安培 6 美分左右。如果您查看普通乘用車的 EV 逆變器，每 400 伏需要大約 2400 安培。這意味著我們應(yīng)該使用 150 到 200 安培的設(shè)備，因?yàn)槲覀儾幌朐谝粋€(gè)電源模塊中并聯(lián)許多設(shè)備，因?yàn)檫@會(huì)帶來(lái)其他電流問題。Anant 一直認(rèn)為碳化硅可以通過(guò)使分布式發(fā)電、分布式電網(wǎng)成為可能來(lái)對(duì)抗全球變暖脫碳。因此，正如 Anant 所說(shuō)，去中心化電網(wǎng)就是答案，他認(rèn)為碳化硅將在很多應(yīng)用中發(fā)揮重要作用，因?yàn)樗哂懈叩男屎透叩拈_關(guān)速度。這將我們帶到了這一集的結(jié)尾。請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注有關(guān)電力電子的更多新聞和技術(shù)方面的信息。。Powerup 由 AspenCore Media 為您帶來(lái)，主持人是 Maurizio Di Paolo Emilio，制作人是 James Ede。謝謝大家的收聽，下期再見。敬請(qǐng)關(guān)注！

審核編輯 黃昊宇