GaN ແລະ SiC: ການຢູ່ຮ່ວມກັນຫຼືການທົດແທນ?

ການຊຸກຍູ້ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານແລະປະສິດທິພາບທີ່ສູງຂຶ້ນໄດ້ກາຍເປັນຕົວຂັບເຄື່ອນຕົ້ນຕໍຂອງນະວັດຕະກໍາໃນທົ່ວອຸດສາຫະກໍາຕ່າງໆ, ລວມທັງສູນຂໍ້ມູນ, ພະລັງງານທົດແທນ, ເອເລັກໂຕຣນິກບໍລິໂພກ, ຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ, ແລະເຕັກໂນໂລຢີການຂັບຂີ່ອັດຕະໂນມັດ. ໃນໂລກຂອງວັດສະດຸ bandgap ກວ້າງ (WBG), Gallium Nitride (GaN) ແລະ Silicon Carbide (SiC) ປະຈຸບັນແມ່ນສອງເວທີຫຼັກ, ຖືວ່າເປັນເຄື່ອງມືທີ່ສໍາຄັນທີ່ນໍາພາການປະດິດສ້າງ semiconductor ພະລັງງານ. ອຸ​ປະ​ກອນ​ການ​ເຫຼົ່າ​ນີ້​ແມ່ນ​ຢ່າງ​ເລິກ​ເຊິ່ງ​ການ​ຫັນ​ອຸດ​ສາ​ຫະ​ກໍາ​ເອ​ເລັກ​ໂຕຣ​ນິກ​ພະ​ລັງ​ງານ​ເພື່ອ​ແກ້​ໄຂ​ຄວາມ​ຕ້ອງ​ການ​ຂອງ​ພະ​ລັງ​ງານ​ທີ່​ເພີ່ມ​ຂຶ້ນ​ເລື້ອຍໆ.

ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ບາງບໍລິສັດຊັ້ນນໍາໃນອຸດສາຫະກໍາ SiC ກໍາລັງຄົ້ນຫາເຕັກໂນໂລຢີ GaN ຢ່າງຈິງຈັງ. ໃນ​ເດືອນ​ມີ​ນາ​ຂອງ​ປີ​ນີ້, Infineon ໄດ້​ຊື້ GaN Startup ຂອງ​ກາ​ນາ​ດາ GaN Systems ເປັນ​ເງິນ​ສົດ $830 ລ້ານ. ເຊັ່ນດຽວກັນ, ບໍ່ດົນມານີ້, ROHM ໄດ້ສະແດງຜະລິດຕະພັນ SiC ແລະ GaN ຫລ້າສຸດຂອງຕົນຢູ່ PCIM Asia, ໂດຍເນັ້ນຫນັກໃສ່ອຸປະກອນ GaN HEMT ຂອງຍີ່ຫໍ້ EcoGaN ຂອງເຂົາເຈົ້າ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ໃນເດືອນສິງຫາ 2022, Navitas Semiconductor, ເຊິ່ງໃນເບື້ອງຕົ້ນໄດ້ສຸມໃສ່ເຕັກໂນໂລຢີ GaN, ໄດ້ຊື້ GeneSiC, ກາຍເປັນບໍລິສັດດຽວທີ່ອຸທິດຕົນເພື່ອການຜະລິດ semiconductor ພະລັງງານການຜະລິດຕໍ່ໄປ.

ແທ້ຈິງແລ້ວ, GaN ແລະ SiC ສະແດງໃຫ້ເຫັນການຊ້ອນກັນບາງຢ່າງໃນການປະຕິບັດແລະສະຖານະການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນເປັນສິ່ງ ສຳ ຄັນທີ່ຈະປະເມີນທ່າແຮງການ ນຳ ໃຊ້ຂອງສອງວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ຈາກມຸມມອງຂອງລະບົບ. ເຖິງແມ່ນວ່າຜູ້ຜະລິດທີ່ແຕກຕ່າງກັນອາດຈະມີທັດສະນະຂອງຕົນເອງໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ R & D, ມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນທີ່ຈະຕ້ອງປະເມີນຢ່າງສົມບູນຈາກຫຼາຍດ້ານ, ລວມທັງແນວໂນ້ມການພັດທະນາ, ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍວັດສະດຸ, ການປະຕິບັດ, ແລະໂອກາດໃນການອອກແບບ.

ແນວໂນ້ມທີ່ສໍາຄັນໃນອຸດສາຫະກໍາເອເລັກໂຕຣນິກພະລັງງານທີ່ GaN ຕອບສະຫນອງແມ່ນຫຍັງ?

Jim Witham, ຊີອີໂອຂອງ GaN Systems, ບໍ່ໄດ້ເລືອກທີ່ຈະກ້າວກັບຄືນໄປບ່ອນຄືກັບຜູ້ບໍລິຫານອື່ນໆຂອງບໍລິສັດທີ່ໄດ້ມາ; ແທນທີ່ຈະ, ລາວຍັງສືບຕໍ່ສະແດງສາທາລະນະເລື້ອຍໆ. ເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້, ໃນການກ່າວຄຳປາໄສ, ທ່ານໄດ້ເນັ້ນໜັກເຖິງຄວາມສຳຄັນຂອງເຄື່ອງສຳອາງໄຟຟ້າ GaN ໂດຍໃຫ້ຂໍ້ສັງເກດວ່າ ເທັກໂນໂລຢີນີ້ຈະຊ່ວຍໃຫ້ຜູ້ອອກແບບລະບົບໄຟຟ້າ ແລະຜູ້ຜະລິດສາມາດແກ້ໄຂ 3 ທ່າອ່ຽງທີ່ສຳຄັນໃນການຫັນປ່ຽນອຸດສາຫະກຳໄຟຟ້າພະລັງງານໄຟຟ້າ, GaN ມີບົດບາດສຳຄັນໃນແຕ່ລະທ່າອ່ຽງ.

Jim Witham CEO ຂອງ GaN Systems

ຫນ້າທໍາອິດ, ບັນຫາປະສິດທິພາບພະລັງງານ. ຄາດ​ຄະ​ເນ​ວ່າ​ຄວາມ​ຕ້ອງການ​ພະລັງງານ​ຂອງ​ທົ່ວ​ໂລກ​ຈະ​ເພີ່ມ​ຂຶ້ນ​ເຖິງ 50% ​ໃນ​ປີ 2050, ​ເຮັດ​ໃຫ້​ມັນ​ມີ​ຄວາມ​ຈຳ​ເປັນ​ໃນ​ການ​ປັບປຸງ​ປະສິດທິ​ຜົນ​ພະລັງງານ​ໃຫ້​ດີ ​ແລະ ​ເລັ່ງລັດ​ການ​ຫັນ​ເປັນ​ພະລັງງານ​ທົດ​ແທນ. ການຫັນປ່ຽນໃນປັດຈຸບັນບໍ່ພຽງແຕ່ສຸມໃສ່ປະສິດທິພາບພະລັງງານ, ແຕ່ຍັງຂະຫຍາຍໄປສູ່ລັກສະນະທີ່ທ້າທາຍຫຼາຍເຊັ່ນ: ເອກະລາດພະລັງງານແລະການເຊື່ອມໂຍງກັບຕາຂ່າຍໄຟຟ້າຕົ້ນຕໍ. ເທກໂນໂລຍີ GaN ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບການປະຫຍັດພະລັງງານທີ່ສໍາຄັນໃນການນໍາໃຊ້ພະລັງງານແລະການເກັບຮັກສາ. ຕົວຢ່າງ, microinverters ແສງຕາເວັນທີ່ໃຊ້ GaN ສາມາດຜະລິດໄຟຟ້າຫຼາຍ; ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ GaN ໃນການແປງ AC-DC ແລະ inverter ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍພະລັງງານໃນລະບົບເກັບຮັກສາຫມໍ້ໄຟໄດ້ເຖິງ 50%.

ອັນທີສອງ, ຂະບວນການໄຟຟ້າ, ໂດຍສະເພາະໃນຂະແຫນງການຂົນສົ່ງ. ພາຫະນະໄຟຟ້າແມ່ນຈຸດໃຈກາງຂອງທ່າອ່ຽງນີ້ສະເໝີ. ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ໄຟຟ້າກໍາລັງຂະຫຍາຍໄປສູ່ການຂົນສົ່ງສອງລໍ້ແລະສາມລໍ້ (ເຊັ່ນ: ລົດຖີບ, ລົດຈັກ, ແລະລົດລີກ) ໃນເຂດຕົວເມືອງທີ່ມີປະຊາກອນຫນາແຫນ້ນ, ໂດຍສະເພາະໃນອາຊີ. ເມື່ອຕະຫຼາດເຫຼົ່ານີ້ເຕີບໃຫຍ່, ຄວາມໄດ້ປຽບຂອງ transistors ພະລັງງານ GaN ຈະກາຍເປັນທີ່ໂດດເດັ່ນ, ແລະ GaN ຈະມີບົດບາດສໍາຄັນໃນການປັບປຸງຄຸນນະພາບຊີວິດແລະການປົກປັກຮັກສາສິ່ງແວດລ້ອມ.

ສຸດທ້າຍ, ໂລກດິຈິຕອລກໍາລັງມີການປ່ຽນແປງອັນໃຫຍ່ຫຼວງເພື່ອຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂໍ້ມູນໃນເວລາທີ່ແທ້ຈິງແລະການພັດທະນາຢ່າງໄວວາຂອງປັນຍາປະດິດ (AI). ເທັກໂນໂລຍີການປ່ຽນ ແລະແຈກຢາຍພະລັງງານໃນປະຈຸບັນຢູ່ໃນສູນຂໍ້ມູນບໍ່ສາມາດຕິດຕາມຄວາມຕ້ອງການທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງໄວວາທີ່ມາຈາກຄອມພິວເຕີຄລາວ ແລະການຮຽນຮູ້ຂອງເຄື່ອງຈັກ, ໂດຍສະເພາະແອັບພລິເຄຊັນ AI ທີ່ຫິວໂຫຍ. ໂດຍການບັນລຸການປະຫຍັດພະລັງງານ, ຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຕ້ອງການຄວາມເຢັນ, ແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ເຕັກໂນໂລຢີ GaN ກໍາລັງປ່ຽນຮູບແບບການສະຫນອງພະລັງງານຂອງສູນຂໍ້ມູນ. ການປະສົມປະສານຂອງເຕັກໂນໂລຊີ AI ແລະ GaN ທົ່ວໄປຈະສ້າງອະນາຄົດທີ່ມີປະສິດທິພາບ, ຍືນຍົງ, ແລະເຂັ້ມແຂງສໍາລັບສູນຂໍ້ມູນ.

ໃນຖານະເປັນຜູ້ນໍາທາງທຸລະກິດແລະຜູ້ສະຫນັບສະຫນູນດ້ານສິ່ງແວດລ້ອມທີ່ຫມັ້ນຄົງ, Jim Witham ເຊື່ອວ່າຄວາມກ້າວຫນ້າຢ່າງໄວວາຂອງເຕັກໂນໂລຢີ GaN ຈະມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ອຸດສາຫະກໍາທີ່ຂຶ້ນກັບພະລັງງານແລະມີຜົນກະທົບອັນເລິກເຊິ່ງຕໍ່ເສດຖະກິດໂລກ. ລາວຍັງເຫັນດີກັບການຄາດຄະເນຂອງຕະຫຼາດທີ່ລາຍຮັບຂອງ semiconductor ພະລັງງານ GaN ຈະບັນລຸ 6 ຕື້ໂດລາພາຍໃນ 5 ປີຂ້າງຫນ້າ, ໂດຍສັງເກດວ່າເຕັກໂນໂລຢີ GaN ສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບແລະໂອກາດທີ່ເປັນເອກະລັກໃນການແຂ່ງຂັນກັບ SiC.

GaN ປຽບທຽບກັບ SiC ແນວໃດໃນເງື່ອນໄຂການແຂ່ງຂັນ?

ໃນໄລຍະຜ່ານມາ, ມີບາງຄວາມເຂົ້າໃຈຜິດກ່ຽວກັບເຄື່ອງຍ່ອຍໄຟຟ້າ GaN, ໂດຍຫຼາຍຄົນເຊື່ອວ່າພວກມັນເຫມາະສົມກັບການສາກໄຟໃນເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າຂອງຜູ້ບໍລິໂພກ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄວາມແຕກຕ່າງຕົ້ນຕໍລະຫວ່າງ GaN ແລະ SiC ແມ່ນຢູ່ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກລະດັບແຮງດັນຂອງພວກເຂົາ. GaN ປະຕິບັດໄດ້ດີກວ່າໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແຮງດັນຕ່ໍາແລະຂະຫນາດກາງ, ໃນຂະນະທີ່ SiC ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ສໍາລັບຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແຮງດັນສູງເກີນ 1200V. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ທາງເລືອກລະຫວ່າງສອງວັດສະດຸນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບການພິຈາລະນາແຮງດັນ, ປະສິດທິພາບ, ແລະປັດໃຈຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ.

ສໍາລັບຕົວຢ່າງ, ໃນງານວາງສະແດງ PCIM ເອີຣົບ 2023, GaN Systems ສະແດງໃຫ້ເຫັນວິທີແກ້ໄຂ GaN ທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມກ້າວຫນ້າທີ່ສໍາຄັນໃນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານແລະປະສິດທິພາບ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບການອອກແບບ transistor SiC, 11kW/800V onboard chargers (OBC) ທີ່ອີງໃສ່ GaN ບັນລຸຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນ 36% ແລະຫຼຸດລົງ 15% ຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍວັດສະດຸ. ການອອກແບບນີ້ຍັງລວມຕົວເກັບປະຈຸບິນສາມລະດັບໃນການຕັ້ງຄ່າ totem-pole PFC ແລະເຕັກໂນໂລຊີຂົວທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວສອງ, ການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົດດັນແຮງດັນໂດຍ 50% ໂດຍໃຊ້ transistors GaN.

ໃນສາມຄໍາຮ້ອງສະຫມັກທີ່ສໍາຄັນຂອງຍານພາຫະນະໄຟຟ້າ - onboard chargers (OBC), DC-DC converters, ແລະ traction inverters - GaN Systems ໄດ້ຮ່ວມມືກັບ Toyota ເພື່ອພັດທະນາຕົ້ນແບບລົດ GaN ທັງຫມົດ, ສະຫນອງການແກ້ໄຂ OBC ທີ່ກຽມພ້ອມສໍາລັບການເລີ່ມຕົ້ນ EV ອາເມລິກາ. Canoo, ແລະຮ່ວມມືກັບ Vitesco Technologies ເພື່ອພັດທະນາເຄື່ອງແປງ GaN DC-DC ສໍາລັບລະບົບໄຟຟ້າ 400V ແລະ 800V EV, ສະເຫນີທາງເລືອກຫຼາຍສໍາລັບຜູ້ຜະລິດລົດໃຫຍ່.

Jim Witham ເຊື່ອວ່າລູກຄ້າທີ່ເພິ່ງພາອາໄສ SiC ໃນປະຈຸບັນມີແນວໂນ້ມທີ່ຈະປ່ຽນໄປ GaN ຢ່າງໄວວາສໍາລັບສອງເຫດຜົນ: ການມີຈໍາກັດແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍສູງຂອງວັດສະດຸ. ໃນຂະນະທີ່ຄວາມຕ້ອງການພະລັງງານເພີ່ມຂຶ້ນໃນທົ່ວອຸດສາຫະກໍາຕ່າງໆ, ຈາກສູນຂໍ້ມູນໄປສູ່ລົດຍົນ, ການຫັນປ່ຽນໃຫມ່ໄປສູ່ເຕັກໂນໂລຢີ GaN ຈະຊ່ວຍໃຫ້ວິສາຫະກິດເຫຼົ່ານີ້ສາມາດຫຼຸດຜ່ອນເວລາທີ່ຈໍາເປັນເພື່ອຈັບຄູ່ຄູ່ແຂ່ງໃນອະນາຄົດ.

ຈາກທັດສະນະຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ການສະຫນອງ, SiC ແມ່ນລາຄາແພງກວ່າແລະປະເຊີນກັບຂໍ້ຈໍາກັດການສະຫນອງເມື່ອທຽບກັບ GaN. ນັບຕັ້ງແຕ່ GaN ຖືກຜະລິດຢູ່ໃນຊິລິໂຄນ wafers, ລາຄາຂອງມັນຫຼຸດລົງຢ່າງໄວວາກັບຄວາມຕ້ອງການຂອງຕະຫຼາດທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນ, ແລະລາຄາໃນອະນາຄົດແລະການແຂ່ງຂັນສາມາດຄາດຄະເນໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຈໍານວນຜູ້ສະຫນອງ SiC ຈໍາກັດແລະເວລານໍາຍາວ, ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວເຖິງຫນຶ່ງປີ, ສາມາດເພີ່ມຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຕ້ອງການຂອງການຜະລິດລົດຍົນເກີນກວ່າ 2025.

ໃນແງ່ຂອງການຂະຫຍາຍ, GaN ແມ່ນເກືອບ "ບໍ່ມີຂອບເຂດ" ທີ່ສາມາດປັບຂະ ໜາດ ໄດ້ເພາະວ່າມັນສາມາດຜະລິດຢູ່ໃນຊິລິໂຄນ wafers ໂດຍໃຊ້ອຸປະກອນດຽວກັນກັບອຸປະກອນ CMOS ຫຼາຍພັນລ້ານ. GaN ໃນໄວໆນີ້ສາມາດຜະລິດໄດ້ໃນ wafers 8 ນິ້ວ, 12 ນິ້ວ, ແລະແມ້ກະທັ້ງ 15 ນິ້ວ, ໃນຂະນະທີ່ SiC MOSFETs ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຜະລິດຢູ່ໃນ wafers 4 ນິ້ວຫຼື 6 ນິ້ວແລະພຽງແຕ່ເລີ່ມຕົ້ນທີ່ຈະປ່ຽນເປັນ wafers 8 ນິ້ວ.

ໃນດ້ານການປະຕິບັດດ້ານວິຊາການ, GaN ປະຈຸບັນແມ່ນອຸປະກອນສະຫຼັບພະລັງງານທີ່ໄວທີ່ສຸດໃນໂລກ, ສະຫນອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານແລະປະສິດທິພາບຜົນຜະລິດສູງກວ່າອຸປະກອນ semiconductor ອື່ນໆ. ນີ້ນໍາເອົາຜົນປະໂຫຍດທີ່ສໍາຄັນມາໃຫ້ຜູ້ບໍລິໂພກແລະທຸລະກິດ, ບໍ່ວ່າຈະຢູ່ໃນຂະຫນາດອຸປະກອນຂະຫນາດນ້ອຍ, ຄວາມໄວໃນການສາກໄຟໄວ, ຫຼືຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການເຮັດຄວາມເຢັນຫຼຸດລົງແລະການໃຊ້ພະລັງງານສໍາລັບສູນຂໍ້ມູນ. GaN ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂໍ້ໄດ້ປຽບອັນໃຫຍ່ຫຼວງ.

ລະບົບທີ່ສ້າງຂຶ້ນດ້ວຍ GaN ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານທີ່ສູງຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເມື່ອທຽບກັບ SiC. ໃນຂະນະທີ່ການຮັບຮອງເອົາ GaN ແຜ່ຂະຫຍາຍ, ຜະລິດຕະພັນລະບົບໄຟຟ້າໃຫມ່ທີ່ມີຂະຫນາດນ້ອຍກວ່າແມ່ນເກີດຂື້ນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ໃນຂະນະທີ່ SiC ບໍ່ສາມາດບັນລຸລະດັບດຽວກັນຂອງ miniaturization. ອີງຕາມການ GaN Systems, ປະສິດທິພາບຂອງອຸປະກອນຮຸ່ນທໍາອິດຂອງພວກເຂົາໄດ້ລື່ນກາຍອຸປະກອນ semiconductor SiC ຮຸ່ນທີ 5 ຫລ້າສຸດ. ໃນຂະນະທີ່ປະສິດທິພາບຂອງ GaN ປັບປຸງ 5 ຫາ 10 ເທົ່າໃນໄລຍະສັ້ນ, ຊ່ອງຫວ່າງການປະຕິບັດນີ້ຄາດວ່າຈະຂະຫຍາຍອອກໄປ.

ນອກຈາກນັ້ນ, ອຸປະກອນ GaN ມີຄວາມໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນເຊັ່ນ: ຄ່າບໍລິການປະຕູຕ່ໍາ, ການຟື້ນຕົວຄືນກັບສູນ, ແລະຄວາມຈຸຂອງຜົນຜະລິດຮາບພຽງ, ເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບການສະຫຼັບທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ. ໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກແຮງດັນກາງຫາຕ່ໍາຕ່ໍາກວ່າ 1200V, ການສູນເສຍສະຫຼັບຂອງ GaN ແມ່ນຕ່ໍາກວ່າ SiC ຢ່າງຫນ້ອຍສາມເທົ່າ. ຈາກທັດສະນະຄວາມຖີ່, ການອອກແບບທີ່ໃຊ້ຊິລິຄອນສ່ວນໃຫຍ່ປະຈຸບັນເຮັດວຽກລະຫວ່າງ 60kHz ແລະ 300kHz. ເຖິງແມ່ນວ່າ SiC ໄດ້ປັບປຸງຄວາມຖີ່, ການປັບປຸງຂອງ GaN ມີຄວາມຊັດເຈນຫຼາຍຂຶ້ນ, ບັນລຸ 500kHz ແລະຄວາມຖີ່ທີ່ສູງຂຶ້ນ.

ເນື່ອງຈາກ SiC ຖືກນໍາໃຊ້ໂດຍປົກກະຕິສໍາລັບ 1200V ແລະແຮງດັນທີ່ສູງຂຶ້ນໂດຍມີພຽງແຕ່ຜະລິດຕະພັນຈໍານວນຫນ້ອຍທີ່ເຫມາະສົມກັບ 650V, ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງມັນຖືກຈໍາກັດໃນການອອກແບບບາງຢ່າງເຊັ່ນ: ເຄື່ອງໃຊ້ໄຟຟ້າ 30-40V, ຍານພາຫະນະປະສົມ 48V ແລະສູນຂໍ້ມູນ, ທັງຫມົດແມ່ນຕະຫຼາດທີ່ສໍາຄັນ. ດັ່ງນັ້ນ, ບົດບາດຂອງ SiC ໃນຕະຫຼາດເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຈໍາກັດ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, GaN ເກັ່ງໃນລະດັບແຮງດັນເຫຼົ່ານີ້, ເຮັດໃຫ້ການປະກອບສ່ວນທີ່ສໍາຄັນໃນສູນຂໍ້ມູນ, ອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກ, ພະລັງງານທົດແທນ, ລົດຍົນ, ແລະຂະແຫນງອຸດສາຫະກໍາ.

ເພື່ອຊ່ວຍໃຫ້ວິສະວະກອນເຂົ້າໃຈໄດ້ດີຂຶ້ນກ່ຽວກັບຄວາມແຕກຕ່າງປະສິດທິພາບລະຫວ່າງ GaN FETs (Field Effect Transistors) ແລະ SiC, GaN Systems ໄດ້ອອກແບບອຸປະກອນພະລັງງານ 650V, 15A ສອງອັນໂດຍໃຊ້ SiC ແລະ GaN ຕາມລໍາດັບ, ແລະເຮັດການທົດສອບການປຽບທຽບຢ່າງລະອຽດ.

GaN vs SiC ການປຽບທຽບຫົວຕໍ່ຫົວ

ໂດຍການປຽບທຽບ GaN E-HEMT (Enhanced High Electron Mobility Transistor) ກັບ SiC MOSFET ທີ່ດີທີ່ສຸດໃນຫ້ອງຮຽນໃນຄໍາຮ້ອງສະຫມັກການສະຫຼັບຄວາມໄວສູງ, ມັນພົບວ່າເມື່ອນໍາໃຊ້ໃນ synchronous buck DC-DC converters, converter ກັບ GaN E- HEMT ສະແດງໃຫ້ເຫັນປະສິດທິພາບສູງກ່ວາຫນຶ່ງທີ່ມີ SiC MOSFET. ການປຽບທຽບນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນຢ່າງຊັດເຈນວ່າ GaN E-HEMT ປະຕິບັດໄດ້ດີກວ່າ SiC MOSFET ເທິງໃນຕົວຊີ້ວັດທີ່ສໍາຄັນເຊັ່ນ: ຄວາມໄວການສະຫຼັບ, ຄວາມຈຸຂອງແມ່ກາຝາກ, ການສູນເສຍການສະຫຼັບ, ແລະປະສິດທິພາບຄວາມຮ້ອນ. ນອກຈາກນັ້ນ, ເມື່ອທຽບກັບ SiC, GaN E-HEMT ສະແດງໃຫ້ເຫັນຂໍ້ໄດ້ປຽບທີ່ສໍາຄັນໃນການບັນລຸການອອກແບບຕົວແປງພະລັງງານທີ່ຫນາແຫນ້ນແລະປະສິດທິພາບຫຼາຍ.

ເປັນຫຍັງ GaN ມີຄວາມສາມາດດີກວ່າ SiC ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂບາງຢ່າງ?

ໃນມື້ນີ້, ເທກໂນໂລຍີຊິລິໂຄນແບບດັ້ງເດີມໄດ້ບັນລຸຂໍ້ຈໍາກັດຂອງມັນແລະບໍ່ສາມາດສະເຫນີຂໍ້ໄດ້ປຽບຈໍານວນຫລາຍທີ່ GaN ມີ, ໃນຂະນະທີ່ຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ SiC ຖືກຈໍາກັດໃນສະຖານະການການນໍາໃຊ້ສະເພາະ. ຄໍາວ່າ "ພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂສະເພາະໃດຫນຶ່ງ" ຫມາຍເຖິງຂໍ້ຈໍາກັດຂອງວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ໃນການນໍາໃຊ້ສະເພາະ. ໃນໂລກທີ່ເພິ່ງພາອາໄສໄຟຟ້າເພີ່ມຂຶ້ນ, GaN ບໍ່ພຽງແຕ່ປັບປຸງການສະຫນອງຜະລິດຕະພັນທີ່ມີຢູ່ເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງສ້າງວິທີແກ້ໄຂໃຫມ່ທີ່ຊ່ວຍໃຫ້ທຸລະກິດສາມາດແຂ່ງຂັນໄດ້.

ໃນຂະນະທີ່ເຄື່ອງເຄິ່ງຕົວນໍາພະລັງງານ GaN ຫັນປ່ຽນຈາກການຮັບຮອງເອົາຕົ້ນໄປສູ່ການຜະລິດຂະຫນາດໃຫຍ່, ວຽກງານຕົ້ນຕໍສໍາລັບຜູ້ຕັດສິນໃຈທຸລະກິດແມ່ນການຮັບຮູ້ວ່າເຄື່ອງເຄິ່ງຕົວນໍາພະລັງງານ GaN ສາມາດສະເຫນີໃຫ້ມີລະດັບການປະຕິບັດໂດຍລວມທີ່ສູງຂຶ້ນ. ນີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ຊ່ວຍໃຫ້ລູກຄ້າເພີ່ມສ່ວນແບ່ງຕະຫຼາດແລະກໍາໄລເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນການດໍາເນີນງານແລະລາຍຈ່າຍທຶນ.

ໃນເດືອນກັນຍາປີນີ້, Infineon ແລະ GaN Systems ໄດ້ຮ່ວມກັນເປີດຕົວແພລະຕະຟອມ Gallium Nitride ລຸ້ນທີ 4 ໃໝ່ (Gen 4 GaN Power Platform). ຈາກການສະຫນອງພະລັງງານຂອງເຊີບເວີ AI 3.2kW ໃນປີ 2022 ໄປສູ່ແພລະຕະຟອມຮຸ່ນທີ 4 ໃນປະຈຸບັນ, ປະສິດທິພາບຂອງມັນບໍ່ພຽງແຕ່ລື່ນກາຍມາດຕະຖານປະສິດທິພາບ 80 Plus Titanium, ແຕ່ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານຂອງມັນຍັງໄດ້ເພີ່ມຂຶ້ນຈາກ 100W/in³ ເປັນ 120W/in³. ເວທີນີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ກໍານົດມາດຕະຖານໃຫມ່ໃນປະສິດທິພາບພະລັງງານແລະຂະຫນາດ, ແຕ່ຍັງສະຫນອງປະສິດທິພາບທີ່ດີກວ່າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

ສະຫລຸບລວມແລ້ວ, ບໍ່ວ່າຈະເປັນບໍລິສັດ SiC ທີ່ຊື້ບໍລິສັດ GaN ຫຼືບໍລິສັດ GaN ທີ່ຊື້ບໍລິສັດ SiC, ແຮງຈູງໃຈທີ່ຕິດພັນແມ່ນການຂະຫຍາຍຕະຫຼາດ ແລະຂົງເຂດການສະໝັກ. ຫຼັງຈາກທີ່ທັງຫມົດ, GaN ແລະ SiC ທັງສອງເປັນວັດສະດຸ bandgap (WBG), ແລະວັດສະດຸ semiconductor ລຸ້ນທີ 4 ໃນອະນາຄົດເຊັ່ນ Gallium Oxide (Ga2O3) ແລະ Antimonides ຈະຄ່ອຍໆປະກົດຕົວ, ສ້າງລະບົບນິເວດເຕັກໂນໂລຢີທີ່ມີຄວາມຫຼາກຫຼາຍ. ດັ່ງນັ້ນ, ວັດສະດຸເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ໄດ້ທົດແທນເຊິ່ງກັນແລະກັນ, ແຕ່ເປັນການລວບລວມການຂະຫຍາຍຕົວຂອງອຸດສາຫະກໍາ.**