Power2Power：英飞凌的欧洲研究项目

电子行业在不断发展，它受到与能源需求不断增长相关的全球挑战的推动，以提供越来越高效的流程和组件。使用可再生能源可以减少碳排放。所有这些都推动研究和材料科学寻找旨在优化设备的新解决方案。

绿色能源

大功率半导体是控制风力涡轮机和光伏电池等可再生能源的重要组件。能量转换的所有阶段都需要功率半导体：发电、传输和使用。尽管全球能源需求不断增长，但最高效的半导体为减少二氧化碳排放做出了重要贡献。

为了从各种能源中获得最大效率，因此必须针对给定条件选择正确的设备。 IGBT是高性能电源转换电路 （HPPC） 中的重要组件。虽然功率 MOSFET 通常用于低压应用，但 IGBT 则针对高压应用进行了高度优化。提高操作效率和减少损失现在是使用这些设备的设计人员的主要关注点。

图 1：英飞凌的 Hybridpack2 ［来源：英飞凌］

必须取得进展，使高压 IGBT 器件能够支持越来越多的应用领域目前所需的高频水平，包括混合动力/电动汽车 （HEV）、太阳能基础设施、UPS 单元（不间断电源）和HEV充电站。更高频率下的能效将显着提高这些应用的性能，同时显着降低开关损耗（图 1）。

该项目

功率半导体对所有类型的能量转换都有浓厚的兴趣。未来三年，来自8个国家的43个合作伙伴将参与创新功率半导体的研发，从而帮助扩大半导体制造的竞争力。大学、研究机构、中小企业将参与这项由英飞凌科技协调的合作过程。

图 2：Power2Power 合作伙伴 ［来源：英飞凌］

通过这些全球性的努力，可以实现大批量智能电力电子产品的生产，将市场转向节能应用，以满足欧盟的二氧化碳减排目标。

Power2Power 的目标将推动基于 Si 的高压 IGBT 解决方案的技术前沿走向新的维度和更高的稳健性和可靠性。此外，它将解决影响电力系统的问题，提高能源效率，提高在汽车、工业和网络中实施的功率密度（图 2）。

IGBT 将 MOSFET 的隔离栅极技术与传统双极晶体管的输出性能特性相结合。IGBT 的主要优点表现为低电压降和更高的通态电流密度。因此，更小的芯片尺寸是可能的，并且可以降低成本。该器件具有较低的导通电阻和传导损耗，并且能够在高频下无损坏地切换高电压，因此非常适合驱动电感负载，例如线圈绕组、电磁体和直流电机。

图3：IGBT市场［来源：公司网站、年报、白皮书、MRFR分析］

电动汽车需求的增加导致更多地采用 IGBT。因此，由于快速的开关速率和优化的功率损耗，全球 IGBT 市场在不久的将来应该会出现温和增长。然而，目前的高温损失正在阻碍市场增长（图3）。

Power2Power 面临的一些挑战如下：

第一个基于 300 毫米晶圆的合格硅基 IGBT 技术超过 1700 伏

200°C的结温，允许20%的更高功率密度

耐用性提高 50%

使用列车变流器时损失减少 10%

为了大幅减少 CO 2排放，高功率密度、坚固且紧凑的解决方案等关键元素正在成为高功率应用的趋势。可靠性是电力电子项目中要考虑的主要方面之一。技术成熟、驱动器解决方案的改进和成本的大幅降低是有利于半导体技术传播的主要原因。

Power2Power 将研究用于可持续减少碳消耗的下一代硅基电源解决方案。该项目的成本为 7500 万欧元，其中很大一部分由欧盟提供。通过强有力的伙伴关系和创新投资，合作项目还将保证和创造高素质的就业机会。

审核编辑：彭静