HVDC — Hochspannungs-Gleichstrom
GaN-on-Si- und SiC-Wide-Bandgap-Halbleiter revolutionieren die Leistungselektronik für HVDC-Übertragung, 800-V-EV-Plattformen und Systeme erneuerbarer Energien.
Übersicht
Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungssysteme (HVDC) und 800-V-Plattformen für Elektrofahrzeuge treiben einen beispiellosen Nachfrageschub nach Wide-Bandgap-Halbleitermaterialien (WBG) an — insbesondere Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN). SiC-MOSFETs sind zur dominierenden Technologie für die Leistungsumwandlung oberhalb von 650 V geworden und ersetzen Silizium-IGBTs durch überlegene Effizienz, höhere Schaltfrequenzen und bessere thermische Leistung. GaN-HEMTs dominieren den Mittelspannungs-Hochfrequenzbereich mit unerreichter Effizienz und Leistungsdichte.
Der globale SiC-Substratmarkt wächst mit einer CAGR von über 30%, angetrieben durch die EV-Verbreitung (sowohl On-Board-Ladegeräte als auch Traktionsinverter), die Infrastruktur für erneuerbare Energien (Solarinverter, Windturbinenumrichter) und industrielle Stromversorgungen. Die Branche befindet sich inmitten eines kritischen Übergangs von 6-Zoll- (150 mm) zu 8-Zoll-SiC-Wafern (200 mm), der eine 1,8-fache Steigerung der nutzbaren Dies pro Wafer und eine deutliche Kostenreduzierung verspricht. GINECHIP unterstützt diesen Übergang mit einer SiC-Substratlieferung sowohl in 150 mm als auch in 200 mm.
Wichtige technologische Merkmale
SiC-MOSFET-Technologie
4H-SiC ist der dominierende Polytyp für Leistungsbauelemente und bietet eine breite Bandlücke (3,26 eV), ein hohes kritisches elektrisches Feld (2,8 MV/cm) und eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit (4,9 W/cm·K). Diese Eigenschaften ermöglichen Bauelemente mit Durchbruchspannungen über 1,7 kV und Betriebstemperaturen über 200 °C.
GaN-on-Si-HEMT-Technologie
Auf Siliziumsubstraten gewachsene GaN-HEMTs bieten außergewöhnliche Hochfrequenzleistung mit niedrigem Einschaltwiderstand und schnellem Schalten. Die laterale Bauelementstruktur ermöglicht die monolithische Integration mehrerer Leistungsbauelemente und Gate-Treiber auf einem einzigen Chip, wodurch Systemkomplexität und Kosten reduziert werden.
GaN-on-SiC für RF-Leistung
GaN-on-SiC kombiniert die hohe Elektronenmobilität von GaN mit der überlegenen Wärmeleitfähigkeit von SiC und ist damit die ideale Plattform für Hochleistungs-RF-Anwendungen wie 5G-Basisstationen, Radarsysteme und Satellitenkommunikation.
Hochresistives FZ-Silizium
Zonenfließverfahren-Silizium (FZ) mit einem spezifischen Widerstand >10.000 Ω·cm bietet das ideale Substrat für die GaN-RF-HEMT-Epitaxie und minimiert Substratverluste bei Mikrowellenfrequenzen. GINECHIP liefert FZ-Wafer mit Durchmessern von 100 mm bis 200 mm.
GINECHIP-Lösungen
N-Typ- und halbisolierende 4H-SiC- und 6H-SiC-Substrate mit 150 mm und 200 mm Durchmesser, mit Mikropipe-Dichte <1/cm² und spezifikationsgerecht eingestelltem spezifischem Widerstand.
GaN-on-Silizium-Epitaxiewafer für die Herstellung von Leistungs-HEMTs mit präzise kontrollierten AlGaN-Barriereschichten, 2DEG-Trägerkonzentration und Pufferschichten für den Hochspannungsbetrieb.
GaN-on-SiC-Epitaxiewafer für RF-Leistungsanwendungen, die die Hochfrequenzleistung von GaN mit den Vorteilen des Thermomanagements von SiC-Substraten kombinieren.
Zonenfließverfahren-Siliziumwafer mit einem spezifischen Widerstand >10.000 Ω·cm für die GaN-RF-HEMT-Epitaxie und andere Hochfrequenzanwendungen, die geringe Substratverluste erfordern.
Zielanwendungen
SiC- und GaN-Leistungsbauelemente werden in Traktionsinvertern und On-Board-Ladegeräten für Elektrofahrzeuge, HVDC-Übertragungssystemen, Solar- und Windkraftinvertern, industriellen Motorantrieben, Rechenzentrums-Stromversorgungen und 5G-Basisstations-Leistungsverstärkern eingesetzt. Die Technologie expandiert zudem in Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und medizinische Bildgebung, wo hohe Spannung, hohe Frequenz und hohe Zuverlässigkeit gefordert sind.
Versorgen Sie Ihre WBG-Bauelemente
Von SiC und GaN-on-Si bis hin zu GaN-on-SiC und hochresistivem FZ-Silizium ist GINECHIP Ihre vertrauenswürdige Bezugsquelle für Wide-Bandgap-Halbleitersubstrate.