刷新のコストを数える

  • 2020年3月24日
  • ユナイテッドSiC

環境とエネルギーの節約は、SiC-FETを採用する設計の決定に影響を与えています。

概要

EV、再生可能エネルギー、5Gなどの分野でのイノベーションのペースが急速に高まっているため、エンジニアはますます新しいソリューションを探しており、消費者や業界の需要を満たすためにテクノロジーにさらに多くのことを求めています。 SiC半導体はその答えの1つであり、エキサイティングな改善の道を進んでおり、古いテクノロジーと比較してコスト競争力のあるパフォーマンスをすでに実現しています。

ブログ

アイルランドの詩人、小説家、牧師であるオスカーワイルドは、彼の演劇「ウィンダミア卿夫人のファン」の中で、皮肉屋は「すべての価格と何の価値も知らない」人物であると書いています。 それは、より広い視野で物事を見ることなく、状況の近視眼的な見方をしている人々をからかうことを意図していました。 彼は皮肉屋と、コストよりも利益に焦点を当てる「先見の明のある人」とを対比させています。

パワーエンジニアは両方の要素が必要です。指定された部品の価格は無視できませんが、複雑で時間の経過とともに変化し、多くの場合定量化が難しい費用対利益関係は常に存在します。パワー半導体はその一例です。 SiCの革新的で比較的最近の破壊的技術は、最初に商品化されたときは必然的に高価であり、ほとんどのエンジニアは、SiCのIGBTやSi-MOSFETなどのシリコンベースの製品に対する潜在的な利点は認識していましたが、それを「持っておくと便利」なリストのはるか下に置きました。しかし、SiCの価格が下落し、パフォーマンスが向上し、信頼性が実証されたため、リストの上位に移動し、既存の古いテクノロジーパーツの代替品、および新しい設計の出発点と見なすことができます。それらの採用はアプリケーションに依存しています。ソーラーおよびEVエンジニアは、効率の改善が最優先事項であったため早い時期から採用しましたが、ダイコストの低下、パフォーマンスの向上、エネルギー節約の価値、および関連するコンポーネントコストの削減が考慮されているため、 はるかに広い範囲のアプリケーションで切り替えを行わない理由はありません。

IGBTソリューションよりもSiCシステムのコストが低い

高いブレークダウン耐圧、高温動作、ダイ面積とスイッチング損失によるオン抵抗の優れた性能数値、高速スイッチングなど、SiC固有の利点が十分ではなかったとしても、ノーマルオフのカスコードを使用したUnitedSiCの最新の「第3世代」SiC-FETデバイスは、その限界をさらに押し広げています。当社のUFシリーズの最新製品は、1200Vおよび650Vデバイスのオン抵抗がそれぞれ9mΩ未満および7mΩ未満と、クラス最小のオン抵抗を有しています。 これらのデバイスは、低損失のボディダイオード効果を持ち、過電圧や短絡に対して本質的にロバストであり、Si-MOSFETやIGBTと同様に簡単に駆動することができます。実際、TO-247パッケージでは、これらの部品の多くをドロップインで置き換えることができ、瞬時に性能を向上させることができます。新しい設計のために、UnitedSiCは低インダクタンスで熱的に強化されたDFN8x8パッケージを発表しました。これは、SiC-FETの高周波性能を活かしたものです。

SiC FETのゲートドライブは、優れたゲート保護機能を備えた既存技術と互換性があります。

システムのエネルギー効率の節約は、「先見の明のある」設計者がユーザーや環境へのメリットを付加して価値観を決定することで、ますますSiC-FETに有利な設計決定を下すようになっています。システムがSiC-FETを中心に設計されていれば、効率を大きく損なうことなくスイッチング周波数を上げることができ、ディスクリート整流ダイオードやスナバネットワークなどの部品を排除することも可能です。さらに、ヒートシンク、インダクタ/トランス、コンデンサなどの他の関連部品のサイズ、重量、コストも削減できます。極端に言えば、独自の非効率性を持つ冷却システム全体を冗長化することで、さらなる節約が可能になります。特にEV用トラクションインバータの用途では、効率改善の好循環があり、SiCベースのインバータでは部品が小型軽量化できるため、バッテリー充電にかかわる航続距離がさらに伸びることになります。

SiC技術は より良いパフォーマンスを約束して進化しています。次世代では、オン抵抗はスイッチング損失とともにさらに低下し、定格電圧は増加し、ダイはさらに縮小し、歩留まりが向上し、コストの削減につながります。パッケージの選択範囲が広がり、さらに多くのバリエーションが登場します。 より高い電圧と電力レベルでのアプリケーションの範囲の拡大に対応しています。

オスカー・ワイルドはまた次のように述べています。「 成功は科学である。 条件を満たせば結果が出る」。成功するための条件はSiCを使い、その結果良くなるだけです。価値の計算を行うと、UnitedSiC製品で革新しない時のコストに驚かれるかもしれません。