2014年7月1日——新型半導(dǎo)體材料意味著個人電腦、平板電視、服務(wù)器和電信系統(tǒng)所采用的開關(guān)模式電源可降低50%能耗，讓太陽能逆變器變得更加緊湊，成本效益更高。由英飛凌科技股份公司主導(dǎo)的“NeuLand”研究項(xiàng)目的合作公司開發(fā)出高度集成式組件和電子電路，可將電路中的能耗降低35%，這在持續(xù)開展的研究活動的測試期間就已實(shí)現(xiàn)。NeuLand項(xiàng)目由德國聯(lián)邦教研部(BMBF)資助，提供的資金總計(jì)約470萬歐元。
能耗減半的關(guān)鍵點(diǎn)
能耗減半的關(guān)鍵點(diǎn)是采用半導(dǎo)體材料碳化硅(SiC)與硅基氮化鎵(GaN-on-Si)，憑借這些材料的電子屬性可設(shè)計(jì)出緊湊且高效的功率電子電路。目前英飛凌已在其JFET和600V至1700電壓等級的二極管中使用了碳化硅材料。這些功率半導(dǎo)體主要用于個人電腦或電視的開關(guān)模式電源系統(tǒng)以及電機(jī)驅(qū)動中。今后此類半導(dǎo)體還可能在太陽能逆變器設(shè)計(jì)中占據(jù)重要地位。相應(yīng)地，今后太陽能逆變器也將獲益匪淺。
在NeuLand項(xiàng)目開始前，碳化硅是非常昂貴的一種晶圓材料。得益于NeuLand研究項(xiàng)目的開展，現(xiàn)在生產(chǎn)碳化硅的廠商增加，相關(guān)的可行應(yīng)用也在增多。該項(xiàng)目的合作公司已展示出功率電子的效率可通過使用碳化硅和氮化鎵基組件得以提高至少三分之一。例如，太陽能逆變器因材料成本大幅降低而受益，同時(shí)其效率絲毫未受影響，這使其具有更高的性價(jià)比。不過，相關(guān)結(jié)果也顯示碳化硅組件的成本在太陽能逆變器大規(guī)模應(yīng)用中將需要進(jìn)一步降低，對于氮化鎵基組件需要對其可靠性、使用壽命和成本做進(jìn)一步深入研究。
AIXTRON為半導(dǎo)體生產(chǎn)提供設(shè)備，晶圓生產(chǎn)商SiCrystal已投入碳化硅的生產(chǎn)。而半導(dǎo)體生產(chǎn)商英飛凌則對功率半導(dǎo)體器件和碳化硅及氮化鎵基組件的生產(chǎn)流程展開研究，SMA太陽能科技公司則提供太陽能領(lǐng)域的系統(tǒng)技術(shù)專業(yè)知識。通過NeuLand項(xiàng)目，各個合作伙伴在涵蓋價(jià)值創(chuàng)造鏈的一大領(lǐng)域、面向未來的碳化硅和氮化鎵技術(shù)上得以進(jìn)一步提升他們在各自領(lǐng)域的專業(yè)水準(zhǔn)。
NeuLand是源自德語的縮略詞，代表“基于寬帶隙復(fù)合半導(dǎo)體的高能效和高成本效益型創(chuàng)新功率器件”。該研究項(xiàng)目為期三年，由BMBF資助，是德國聯(lián)邦政府項(xiàng)目“IKT2020——創(chuàng)新研究”中“能效提升型功率電子”(LES)倡議的組成部分。IKT2020項(xiàng)目的目標(biāo)是進(jìn)一步提升德國在電子技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。
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