德国NeuLand研究计划的合作夥伴公司们声称已经开发出一种新的半导体材料,可为PC、平面电视、伺服器与电信系统中所用的交换式电源(SMPS)降低50%的能耗。
这项NeuLand计划是由英飞凌科技(InfineonTechnologies)所主导,并获得了德国联邦教育与研究部(BMBF)共约470万欧元的赞助,同时用于打造出更精简与更具成本效益的太阳能逆变器。
Neuland计划的研究人员们已经开发出高整合的元件与电子电路,能够在后续相关研究的测试作业期间,在电路中降低35%的能耗。
研究人员说,使能耗减半的关键在于利用半导体材料中的碳化矽(SiC)和矽基氮化镓(GaN-on-Si),其电子特性可实现精巧与高效的电力电子电路。现在,英飞凌科技已经利用其JFET中的碳化矽材料和二极管,实现600V至1,700V的电压级。功率半导体元件主要用于PC或电视以及马达驱动器的交换式电源供应。未来,还可应用于太阳能逆变器。
在进行NeuLand计划以前,碳化矽一直是一种昂贵的晶圆材料。如今,由于NeuLand计划的研究成果,推动更多的碳化矽供应商以及更多可能的应用数量增加。该计划的合作夥伴们并证实了利用SiC和基于GaN的元件,可使电力电子的效率提高三分之一以上。例如,太阳能逆变器能够从大量的材料节省中获利,而不影响其效率,从而使其更具成本效益。研究结果并显示,碳化矽元件的成本还需要进一步降低,才能为太阳能逆变器实现更广泛的应用,此外,还必须针对基于GaN的元件进行可靠性、服务寿命与成本方面的研究。
AIXTRON在这项Neuland计划中负责提供半导体生产设备,而晶圆制造商SiCrystal则供应碳化矽。英飞凌研究功率半导体元件以及碳化矽与序为SiC和GaN-based元件的生产,而在太阳能领域的系统技术知识则由SMASolarTechnology供应。随着NeuLand计划进展,合作夥伙伴们持续提升对于未来SiC与GaN技术发展方向的瞭解。
NeuLand是指「利用宽能隙化合物半导体,提供具备高能效与成本效益之创新电源元件」。这项为期三年的研究计划主要是由BMBF赞助,部份原因也在于因应德国联邦政府「KT2020ResearchforInnovation」创新计划中以「电力电子技术提高能效」(LES)的提议。