JEDEC разрабатывает стандарт для силовой электроники будущего

Комитет JEDEC сообщил об учреждении двух подкомитетов, которые займутся разработкой стандарта для всеобъемлющей характеристики силовых элементов на основе так называемых широкозонных полупроводников (JC-70 Wide Bandgap Power Electronic Conversion Semiconductors). В основном речь идёт о стандартизации транзисторов для блоков питания и подсистем питания, в том числе интегрированных. На сегодня для этого в используются соединения нитрида галлия (GaN) и карбида кремния (SiC). Соответственно, один подкомитет займётся стандартизацией элементов на основе нитрида галлия, а второй — на основе карбида кремния.

Слева для сравнения 200-В обычный Si (кремниевый) MOSFET и 200-В eGaN FET, а справа исполнение для 600-В GaN приборов (www.researchgate.net)

Полупроводники с широкой запрещённой зоной (Wide Bandgap) обладают низким динамическим сопротивлением и низким пороговым напряжением переключения. Силовые транзисторы на основе GaN и SiC способны выдерживать значительные токи при весьма компактных размерах. Также эти материалы демонстрируют минимальные потери при переходных процессах, что ощутимо повышает КПД блоков питания на транзисторах из нитрида галлия на подложках из карбида кремния. Всё это востребовано в связи с тенденцией перехода на электротранспорт и в свете всеобщей борьбы со снижением издержек на преобразование электроэнергии.

Широкозонные полупроводники делают «идеальную пилу» при преобразовании импульса, которая не уходит в минус (Fujitsu Laboratories)

Комитет JC-70 Wide Bandgap Power Electronic Conversion Semiconductors временно возглавят представители компаний Infineon, Texas Instruments и Wolfspeed (ранее Cree Company). Все эти компании активно выпускают силовые элементы на широкозонных полупроводниках. Совокупная доля компаний Infineon и Wolfspeed на рынке SiC-элементов, например, приближается к 70 %. Одним словом, за дело возьмутся специалисты.

Следует сказать, что рабочая группа по изучению вопросов стандартизации широкозонных полупроводников — GaNSPEC — была создана внутри индустрии ещё весной 2016 года. Вскоре после этого комитет JEDEC начал обеспечивать группе поддержку в логистике. Аналогичная группа SiCSPEC изучала карбидокремниевые элементы. Обе группы включают порядка 50 представителей производителей полупроводников, промышленного оборудования, разработчиков технологий, учёных и работников государственных лабораторий из США, Европы и Азии. Все они дальше будут работать под эгидой JEDEC.

Широкозонные полупроводники имеют неограниченную сферу применеия (https://www.pntpower.com)

В результате деятельности комитета обещает появиться стандарт, облегчающий разработку, производство и использование широкозонных полупроводников в силовых элементах. Блоки питания станут на порядок компактнее и намного эффективнее.