Page 30 - EV Hypercar突破重量與動力極限

DESIGN FEATURES
要解決外延方面的一些挑戰。為 了解決8英吋平台上的晶圓彎曲和 裂紋問題，就需要採用複雜的外 延結構來補償晶格和熱係數的不 匹配問題。開發良好的外延製程至 關重要，因為GaN是在異質矽基底 上生長的，因此會在外延層上產生 若干致命缺陷和不均勻度。」
應用中使用GaN具有相當大的興 趣，例如電動車的逆變器(圖1)。 然而，Ben Slimane和Chiu表示， 「目前在矽或藍寶石基底上生長 的主要是橫向GaN HEMT，它仍然 易於受到表面擊穿的影響，因此， 一些業者正專注於低電流和650V 左右的電壓，而高壓GaN元件的商 業化開發也正在進行中。」
要實現整合的推進架構，還需 要使用即時微控制器(MCU)來處 理電源轉換的複雜需求。除了即時 控制，提高效率的創新還包括更高 功率密度的管理。電動車採用符合 汽車標準的GaN等技術，有助於以 更高效率運作和節省熱能來延長 續航里程。這意味著可以採用更少 的冷卻元件以及實現更低的成本。
合還能減少對多餘封裝材料的需 求並省去冗餘硬體，從而顯著降 低系統的重量和體積。
圖1:氮化鎵功率元件的發展藍圖。
(圖片來源:Yole)
德州儀器(TI)高壓電源產 品市場與應用經理Ramanan Natarajan表示，「將動力傳動系 統整合到緊湊的機械外殼中，可以 實現更實惠、更高效的電動車。實 現這一目標的關鍵挑戰包括:(a) 減小電感器和變壓器等笨重元件 的尺寸以及整體PCB尺寸;(b)降 低功率損耗以簡化散熱管理—— 這在將兩個系統(例如牽引逆變器 +高壓到低壓[HV-LV] DC/DC轉 換器)組合在一起而使之共同工作 時尤為重要;(c)重量和外形尺寸 的機械考慮因素，這決定了衝擊 測試和振動測試下的性能。GaN 憑藉其低開關功率損耗，可以實 現更小、更輕、更便宜的動力傳動 系統並簡化整合。」
Yole評論說，矽基GaN也被認 為是汽車應用的平台。但考慮到與 Si和SiC的競爭，GaN可能成為在 汽車和行動領域中的中功率應用 之候選材料。
對於高功率應用，橫向結構的 晶片尺寸必須增加，或者GaN必須 採用類似SiC和Si IGBT的垂直結 構，也即需要採用同質GaN基底。 然而，到目前為止，這種結構的尺 寸受到限制且成本較高。
Ben Slimane和Chiu表示， 「其他新興基底對GaN來說也 具有吸引力——例如絕緣層上覆 矽(SOI)、基板技術(QST)或塊狀 GaN。開發整合或垂直元件的潛力 取決於應用，而且GaN元件的發展 趨勢將受到密切關注。說到這些新 興基底的供應鏈，它仍處於發展過 程中且其產量很低，終端使用者可 能還需要時間才會採用新技術。」
整合
電動車市場仍面臨兩大挑戰: 成本和續航里程。後者被認為是促 使電動車被完全採用的主要趨勢。 降低成本和提高系統效率的一種 方法是整合動力傳動(圖2)。整合 涉及細緻的設計以及對安全概念 和潛在相互作用的透徹理解。整
動力傳動
Yole指出，人們對於在高功率
GaN是一種用途極為廣泛的 半導體材料，可以在高溫和高壓下 工作，因此有助於高效滿足各種通 訊和工業設計。電動車領域的挑戰 之一是快速高效的充電。GaN技術 可以提供快速充電，而以更高效的
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