电源电子学下集超出硅
产品营销主管Emily Yan
半个多世纪以来,硅一直是电源电子学的基石然而,随着硅满足高能高温应用的物理约束,该行业不懈地追求效率更高的电源系统开通宽带状半导体时代wBG全球半导体市场达标2022年16亿美元估计CAGR未来8年占13%世行半导体,特别是硅碳化物和硝化wBG半导体对2024年电流趋势将产生什么影响,它们如何重新定义下一个十年的设计和模拟工作流
催化变化:宽带宽
带状图指材料隔热状态和行为状态之间的能量差,这是决定电导率的关键因素
图1显示,NitriumNitride(GaN)以宽带展示该属性可提供三大优异性
- 快速交换速度:GAN宽带宽的最大好处之一是它加速交换速度的贡献GAN电子移动约2 000cm2/Vs,允许交换频率比硅高十倍高切换速度转换为减换损耗,使整体设计更加紧凑高效
- 高热抗药性:热传导2W/cmKGAN可散热并高效操作达200摄氏度恢复能力使高温和极端条件能更有效地热管理
- 高电压:加南电容达3.3MV/cm,可承受近十倍硅电压
GAN和其他宽带半导体为高电高频高温应用提供解决方案,提高能效和设计弹性
电源电子模拟中新出现的挑战
宽带宽半导体(包括硅碳化物(SiC)和硝化物(GaN))的推广为开关模式电源设计设置新标准 — — 电量效率、紧凑度和轻重
GaN和SiC高切换速度需要更精密设计考虑电力电子工程师必须管理电磁干扰并优化热性能以确保可靠性和功能性布局寄生物可能导致电压加注电力电子工程师面临以下紧迫问题
- 如何保证任务临界应用可靠性 广度操作温度
- 理解预测EMI和噪声基本实践是什么
- 可使用哪些工具创建强热模型综合系统分析
工程师需要高级模拟解决方案有效处理布局寄生效应并配有强热分析
wBG半导体关键效果:从EVs到可再生能源
电动车辆
预测全局EV销售量会增加21%2024年汽车电机功用至高-每增百分数都大获全胜GAN提高机载充电器和推送倒转机的紧凑高效设计,推送幅度达6%
数据中心
数字经济扩展导致数据中心耗能激增,美国期望额外需求39千兆瓦未来5年相当于3200万套家庭供电宽带半导体通过提高服务器密度并减少耗能和碳排放,可能是应对这一挑战的关键具体地说,数据中心基础设施实施GAN晶体管可减少百元千兆吨CO2排放量效率增益特别相关,因为人工智能应用的计算和功率需求猛增,有可能使机架电密度提高三倍
可再生能源
宽带式半导体使得住宅和商业可再生能源存储系统都能够实现更可靠的电输出和成本效益高的解决办法。例如GaN晶体管可实现四叉比传统以硅为基础的电解法少倍功耗
WBG半导体路前
GaN和SiC代表新一波物质创新提高电子电源效率并重新定义我们如何增强世界能力WBG半导体应用扩展时KeySight增强客户能力统一模拟环境设计可靠长效电子系统
