저자 : Bodo 's Power Systems Magazine 편집 부서
1, 가장 강력한 전력 반도체 IGBT 및 국내 지도자
IGBT는 작은 구동 전력과 낮은 포화 전압을 갖춘 복합적으로 완전히 제어되는 전력 반도체입니다 전력 전자 장치의 CPU입니다 지속적인 젠 토토 혁신을 통해 IGBT 장치 구조 및 프로세스 젠 토토은 시작된 이래로 큰 진전을 보였으며 제품은 7 세대의 개발을 거쳤습니다 트렌치 게이트, 필드 컷오프 (FS), LPT (Light Passthrough), SPT (Soft Passthrough), 캐리어 스토리지 (CS) 레이어, 부동 P- 타입 영역, 가상 게이트, 마이크로 트렌치 게이트 (MPT), 시트 처리, 신뢰성, 적용 빈도 및 장치의 전력 손실과 같은 산업 젠 토토의 사용을 통해【1】
China Economic Industry Research Institute의 데이터에 따르면 최근 몇 년 동안 글로벌 IGBT 산업의 개선으로 시장 규모도 해마다 증가했습니다 2021 년에 글로벌 IGBT 시장 규모는 약 11 억 9 천만 달러로 전년 대비 66%증가했습니다 Trendforce의 데이터에 따르면 중국 시장은 396 억 달러로 59%를 차지하여 세계 최대 IGBT 시장이되었습니다
IGBT 분야를 살펴보면 미국, 유럽 및 일본과 같은 회사에 의해 거의 독점적입니다 중요한 이유는 IGBT 칩의 설계 및 제조와 IGBT 모듈의 설계, 제조 및 테스트가 인재 및 장비에 대한 요구 사항이 매우 높으며 추월하기 어려운 산업이기 때문입니다 우리 나라는이 분야에서 항상 "병목 현상"문제에 직면 해 왔습니다 IGBT 장벽이 높지만 국내 전력 반도체의 유일한 방법은 독립적으로 혁신하고 국내 대체를 추구하는 것입니다
지역 중국 기업으로서 사이징 젠 토토은 자체 개발 된 IGBT 젠 토토을 주요 초점으로 받아들이고 현재 생산i20 칩셋, 다른 주류 국제 제조업체보다 더 나은 4 세대 칩 또한 실제 측정에 따르면 동료와 동일한 사양의 칩과 비교하여 Saijing Technology의 칩 파워는 250A이며 성능은 10%이상입니다
2,Saijing Technology의 자체 개발 I20 IGBT Core 젠 토토이 등장했습니다
2.1, I20 및 D20 칩셋 소개
사이징 젠 토토의 대량 생산 된 I20 IGBT 칩과 D20 FRD 칩 싱글 웨이퍼는 1200V/250A의 전압/전류가 있습니다만나거나 초과국제 주요 기업의 유사한 제품 I20 IGBT 칩은 미세한 패턴 트렌치-필드 정지 구조를 채택하고 N- 강화 레이어, 좁은 MESA, 짧은 채널, 초박형베이스, 최적화 된 P+ 레이어, 전진 3D 구조 등과 같은 다수의 최적화 설계를 통해 IGBT 전도도 포화 전압 강하 및 스위칭 손실 손상 성능을 더욱 향상시킵니다 전류 제어 성과 단락 견고성을 크게 증가시키는 반면
IGBT의 전반적인 성능이 더욱 발휘되도록 Saijing 젠 토토은 Freewheeling Diode Chip D20을 지원하는 IGBT의 설계를 최적화했습니다 높은 확산 프로파일 최적화, 캐소드 레이저 어닐링 및 기타 젠 토토은 낮은 전압 감소 및 역 회복 손실 손상 균형을 달성하기 위해 달성됩니다 동시에, D20 신호의 높은 DI/DT 역 복구 특성은 고급 이미 터 감격 효율 관리, 양극 확산 프로파일 최적화 최적화 및 캐소드 레이저 어닐링과 같은 젠 토토을 통해 달성됩니다 D20 터미널 설계는 다이오드의 동적 견고성을 더욱 향상시키기 위해 최적화되었습니다
2.2, I20 및 D20 스위치 특성 테스트
I20 및 D20 칩셋의 스위치 특성의 우수성을 확인하기 위해 Saijing Technology는 대량 제작 된 1200V 750A ED Series Series SISD0750ED120I20에서 업계 최고의 국제 회사 인 IGBT4의 동일한 플랫폼 모듈을 비교하고 테스트했습니다 IGBT4 모듈의 현재 최대 접합 온도는 150 ℃에 불과하다는 점에 유의해야한다 비교를 통해, 두 모듈의 개방 손실은 기본적으로 동등했으며, I20 칩셋을 사용하여 ED 모듈에서는 셧다운 손실이 약간 높았지만 포화 된 턴온 전압 강하를 갖는 ED 모듈은 낮았다 D20 칩셋 ED 모듈 다이오드는 IGBT4와 동일한 순방향 전압 강하를 가지며 더 낮은 역 복구 손실을 유지할 수 있습니다 테스트에서 I20 및 D20 칩셋 모듈을 사용하는 것이 유사한 4 세대 IGBT 모듈보다 낫습니다
2.3, 안전한 작업 공간 테스트
IGBT단락 안전 작업 공간 (SCSOA)
i20 칩셋은 우수한 단락 견고성을 가지고 있습니다 아래의 그림 4는 175 ℃의 쉘 온도 및 800V 버스 전압에서 ED 모듈에 의해 얻은 단락 파형을 보여준다 단락 전류는 정격 전류의 약 3 배에 불과하며 단락 파형에는 진동이 없습니다 모듈의 단락 지속 시간은 15US에 도달하여 회로의 실시간 및 빠른 보호를 보장 할 수 있습니다
SC 모드 : 15μS @ Vge= 15V, VCE= 800V
IGBT반전 바이어스 안전 작업 영역 (RBSOA)
IGBT 신뢰성과 관련된 다른 측면은 장치의 역 바이어스 안전 작업 영역입니다 일반적으로 모듈 제조업체가 제공 한 RBSOA 경계는 정격 전류의 두 배입니다 손상 한계를 결정하기 위해 I20 칩의 RBOSA 경계를 테스트하기 위해, 동기화 젠 토토은 정격 전류의 두 배로 시작하고 전류는 점차 증가합니다 테스트에 따르면 i20 칩은 공칭 전류의 약 3 배에서 안전하게 차단 될 수 있습니다 전류가 추가로 증가하면 장치가 포화 상태에 도달하고 장치가 여전히 정상적으로 꺼져서 RBSOA 작업 영역을 크게 확장시킬 수 있습니다
현재 증가 iC= 1500a (= 25 배 공칭) 2000a ( 3 회), vDC= 800V
다이오드 안전 작업 영역 (DSOA)
다이오드의 안전한 작업 영역은 주로 다이오드의 스위칭 특성에 따라 다릅니다 다이오드의 견고성을 평가하려면 외부 게이트 저항 Rgon최소값으로 줄인 다음 게이트 전압 Vge, 이에 따라 다이오드의 정류 속도가 증가합니다 선택된 극한의 경우 : 750A 전류 및 900V 역전 전압의 경우, IGBT 턴 켜기 전압은 21V이며 이중 펄스 테스트가 수행됩니다 실험에 따르면 175 ° C의 하우징 온도에서 다이오드의 피크 전력은 800kW를 초과하고 DI/DT는 10ka/US를 초과하며 장치는 여전히 안정적 일 수 있습니다 선택된 테스트 조건은 모든 데이터 시트 권장 사항을 훨씬 초과하여 Saijing Technology D20 칩셋의 높은 신뢰성을 더 반영합니다
i = 750a, vr= 900V, Vge_on= 21V
2.4, 인버터 효율의 비교 시뮬레이션
시스템 애플리케이션 수준에서 I20 및 D20 칩셋의 성능을 확인하기 위해 I20 칩셋을 기반으로 ED 유형 750A 하프 브리지 모듈을 각각 정류기 모드 및 인버터 모드에서 비교하고 시뮬레이션했습니다 성능 그래프는 데이터 테이블에서 가져온 시뮬레이션 열 저항과 측정 된 값에서 가져온 장치의 정적 및 동적 손실과 인버터 출력 전력 (또는 현재)과 스위칭 주파수 사이의 관계를 반영합니다 인버터 조건에서 ED-750A 등급 모듈은 최악의 경우 최신 I7 740A 모듈보다 3% 적은 전력을 소비하고 스위칭 주파수가 최대 3kHz 일 때 평형에 도달합니다 현재 주로 사용되는 I4-600A 모듈과 비교하여 ED 모듈은 성능을 10%이상 향상시킬 수 있습니다 정류기 모드에서 Saijing Technology ED 모듈의 성능은 기본적으로 최신 i7-750A 모듈과 동일하며 I4-600A 모듈과 비교하여 성능을 10%이상 향상시킬 수 있습니다
그림 7 : 정류기 및 인버터 모드의 성능 성능
3, 국내 독립 칩은 탁월한 성능을 가지고 있으며 시장에서 선호합니다 사이징 젠 토토은 판매 가속화 된 기간 동안 개최되었습니다
위의 발견은 스위치 특성 테스트, 안전 작업 영역 테스트 및 인버터 효율 비교 시뮬레이션, 사이징 젠 토토을 통해 이루어집니다i20 칩셋장점은 분명하고 시장 응용 프로그램에서 고객을 점차 안정화시킵니다 사이징 젠 토토은 신제품의 연구 개발 및 홍보에 계속 투자하고 있으며 놀라운 결과를 얻었습니다
2021 년 6 월, Saijing Technology의 최초의 IGBT 모듈 제작 라인은 국제 일류 수준과 지능적이고 완전한 자동화를 완료하고 대량 생산을 달성했습니다 이 생산 라인에서 제조 된 ED 패키지 IGBT 모듈 시리즈 제품은 여러 전기 자동차, 풍력, 태양 광 발전 및 산업 전자 제어 회사에서 테스트되었습니다
2021 년 말, Saijing Technology가 독립적으로 개발 한 IGBT 칩은 처음으로 새로운 에너지 승용차 시장 고객에게 공식적으로 전달 된 첫 번째 (웨이퍼 형태)를 처음으로 완료했습니다 이는 Saijing I20 젠 토토을 사용하는 IGBT 칩이 시장의 주류 신규 에너지 차량 제조업체에 의해 인정되었으며 대량 판매 단계에 들어가기 시작했습니다
2022 년 초, 사이징 젠 토토은 수만 개의 ED 패키지 IGBT 모듈과 관련된 태양 광 발전 분야의 잘 알려진 국내 광전지 회사와 첫 번째 배치 조달 프레임 워크 계약을 체결했습니다 외국 IGBT 제품이 거의 독점되는 중앙 광기 전력 발전 분야에서 국내 혁신이 달성되었습니다 이것은 또한 Saijing Technology의 독립 젠 토토 IGBT 모듈의 첫 번째 배치 순서이며, 고객 인식을 얻고 대량 판매 및 응용 프로그램을 시작한 이정표 이벤트입니다
또한 회사의 실리콘 탄화물 제품 레이아웃도 출시되고 있으며, 올해 1 세대의 실리콘 카바이드 모듈이 출시 될 것으로 예상됩니다 사이징이 개발 한 칩 및 모듈 젠 토토은 전기 자동차, 새로운 에너지 전력 생성 및 산업 전자 제어와 같은 IGBT 모듈 시장을 포괄 할 것이라고보고되었습니다 이를 통해 우리는 사이징 젠 토토이 IGBT 칩 분야에서 이점을 적극적으로 확장하고 있으며 여전히 앞으로 나아가고 있으며 국내 생산의 사명을 완료하고 있으며 국내 교체의 새벽이 더욱 밝아지고 있습니다
4, 상단 R & D 라인업, 국내 IGBT는 포위 공격
IGBT 분야의 젠 토토적 어려움은 매우 높으며 젠 토토적 장벽은 R & D 팀이 풍부한 지식 준비금과 실제 경험을 갖도록 요구합니다 사이징 젠 토토은 항상 젠 토토 연구 개발에 큰 중요성을 부여했으며 국제 최고의 젠 토토 연구 및 개발 기업이되기 위해 노력하고 있습니다 이를 위해 Saijing Technology는 전력 반도체 분야에서 뛰어난 성능과 수십 년의 실제 경험을 가진 많은 업계 리더와 R & D 직원을 유치했습니다
ABB 반도체는 전력 전자 장치 산업의 주요 기업입니다 그것이 생산하는 전력 반도체 장치는 기관차 트랙션, 산업 및 에너지 전송과 같은 영역에서 높은 신뢰성이 필요한 영역에서 특별히 사용됩니다 Saijing Technology의 회장 겸 창립자 인 Xiang Jie는 1999 년부터 2001 년까지 스위스의 ABB 반도체 본부에서 근무했습니다이 기간 동안 그는 IGBT 첫 번째 생산 라인의 모든 링크에 깊이 들어 갔을뿐만 아니라 디자인 및 R & D, 프로젝트 관리, 시장 분석 및 기타 직책 및 IGBT R & D 및 프로덕션의 전체 이해에 참여했습니다
Xiang Jie 회장이 이끄는 IGBT 전문가 팀은 주로 원래 ABB 반도체 젠 토토 팀을 기반으로합니다 팀원들은 많은 젠 토토 논문을 발표하고 수십 개의 특허를 소유했으며, 진정으로 국제적인 젠 토토 강점과 경험을 보유하고 있습니다
예를 들어, Power Semiconductor 젠 토토 분야에서 우수한 경영진 성과와 25 년 이상의 업계 경험을 보유한 Roland Villiger 씨 Dr Sven Matthias, PhD는 IGBT와 관련된 25 개의 학술 논문을 발표했으며 6 개의 특허를 소유했으며 전력 반도체 설계 및 개발 및 프로세스 제조에 대한 젠 토토적으로 매우 높은 젠 토토적 인 달성과 풍부한 경험을 보유하고 있습니다 국내장의 수장 인 장 Qiang 씨는 3 개의 IGBT 관련 논문을 출판하고 3 개의 특허를 소유했습니다 그는 또한 IGBT 공정 제조에 대한 풍부한 경험을 가지고 있습니다
사이징 젠 토토에는 이와 같은 수많은 뛰어난 재능이 있습니다 사이징 젠 토토은 또한 우수한 국제 젠 토토 팀과 뛰어난 국내 인재를 결합하고 매년 R & D에 집중하기 위해 많은 돈을 투자하는 데 능숙합니다 Xiang Jie 회장의 고급 아이디어와 예측을 통해 우리는 Saijing 젠 토토에서 새로운 혁신을 만들기 위해 함께 일했습니다 이 우수하고 성숙한 팀으로 인해 Saijing Technology는 시장 경쟁력있는 IGBT 칩 및 모듈 제품도 달성했습니다
오늘날의 Saijing Technology R & D 팀은 1 세기가 넘는 업계 경험에 의존하여 비즈니스를 사용하여 지속 가능한 솔루션을 고무시키고 구현하고 미래의 지속 가능한 개발을 달성하기 위해 노력하고 있습니다
5, 준비 준비
전기 자동차가 고전력 밀도, 높은 안전성 및 저렴한 비용으로 이동하면 전력 장치의 현재 밀도, 전력 손실 및 신뢰성이 중요한 역할을합니다 셀룰러 및 신체 구조 최적화 및 지능형 통합 젠 토토은 위의 목표를 달성하는 기본적인 방법입니다 향후 IGBT 장치는 트로프 게이트 구조, 정제 된 그래픽 및 캐리어에 주입됩니다
향상된 변조 및 플라킹의 처리 젠 토토 방향은 계속 발전하고 있습니다 사이징 젠 토토은 또한 IGBT 칩 젠 토토의 개발로 계속 개선하고 미리 포장하고 이륙 할 수있는 모멘텀을 구축 할 것입니다
참조 :
[1] Zhang Jinping, Xiao Xiang, Zhang Bo 수퍼 선발 IGBT [J]의 구조적 특성 및 연구 진행 상황 기관차 전기 전송, 2021, 9 (5) : 12-20