首頁 技术文库 WBG宽能隙半导体技术的突破与应用 未来节能科技的关键

WBG宽能隙半导体技术的突破与应用 未来节能科技的关键

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WBG宽能隙半导体技术的突破与应用 未来节能科技的关键

by ruby

发布日期:2024/9/18WBG宽能隙半导体
发布单位:iST宜特

宽能隙半导体(WBG)因其耐高压、耐高温以及低损耗特性,逐渐成为电池能源、新能源车动力系统及新世代通信等多个先进领域的核心技术。随着技术日益演进,国际规范也不断更迭,如何透过可靠性验证与失效分析技术,进一步提升WBG半导体产品竞争力呢?
WBG宽能隙半导体

随着科技不断进步,宽能隙半导体(Wide Bandgap, WBG)因其耐高压、耐高温、低损耗等优异特性,已成为能源技术及新兴产业的核心技术之一。WBG技术不仅提升了电池能源管理、新能源车动力系统及新一代通讯技术的性能,还在提高能源效率、降低功耗方面展现出巨大潜力,为未来的节能科技发展铺平了道路。

2024年8月15日,iST宜特科技与DEKRA iST德凯宜特联合举办「WBG宽能隙半导体分析技术暨未来应用关键验证研讨会」吸引了众多业内专家和技术人员的关注。此次研讨会着重探讨WBG技术在可靠性测试、失效分析以及车用应用等领域的最新发展,并就如何应对这些领域的技术挑战,提出了前瞻性的洞见与实务经验。

WBG宽能隙半导体

WBG宽能隙半导体

  • 一、WBG宽能隙半导体的可靠性验证与国际规范趋势

    研讨会中讨论的焦点之一是WBG功率组件的可靠性验证。随着技术的不断进步,国际规范如AEC-Q101与AQG324在功率组件验证方面不断更新。这些标准的修订将针对WBG技术的特性进行扩展或修改,甚至可能制定新的独立文件,以更好地适应未来市场需求。

    新的测试规范将包括HAST/H³TRB、IOL/PTC、TCT、GSS、BDOL、HV H³TRB等测试项目,这些测试有助于提高WBG组件的可靠性,帮助企业在产品开发过程中提前解决潜在问题,从而提高市场竞争力。

    此外,针对WBG与硅半导体(Si)的差异性,研讨会中还讨论了两者在特性量测、热阻参数与安全工作区(SOA)方面的不同。特别是在测试方法上,针对间歇性操作寿命测试(IOL)与功率循环测试(PCT)的案例分析,展现了如何通过动态量测流程克服WBG组件的技术挑战。

    WBG宽能隙半导体 研讨会中讨论的焦点之一是WBG功率组件的可靠度验证。随着技术的不断进步,国际规范如AEC-Q101与AQG324在功率组件验证方面不断更新。这些标准的修订将针对WBG技术的特性进行扩展或修改,甚至可能制定新的独立文件,以更好地适应未来市场需求。

    图一:车用WBG宽能隙半导体国际规范AEC-Q101与AQG324解析
    (图片来源: DEKRA iST德凯宜特)

  • 二、WBG宽能隙半导体的失效分析技术与解决方案

    研讨会中,也针对硅半导体(Si)与宽能隙半导体(WBG)的材料特性差异进行了详细说明。WBG技术不仅能显著提升能源转换效率,还能凭借其高导热率与小型化设计降低制造成本。然而,从研发到量产的过程中,产品面临着各种失效风险,如burn out、脱层等问题,因此完善的失效分析流程显得尤为关键。

    像是从非破坏性诊断工具如光学显微镜(OM)与X-ray拍摄,逐步到电性分析(InGaAsOBIRCHThermal EMMI)以精确定位失效点。如果需要进一步分析芯片内部异常原因,则会使用物理性破坏分析工具(如Cross-section切片、Dual Beam FIB),并搭配电子显微镜(SEM)进行观察。对于不同材料与封装型态的WBG半导体,可透过如高良率芯片薄化技术,从背面进行失效点定位,突破传统设备的局限,快速找出问题根源(阅读更多:靠这招 速找宽能隙GaN芯片异常点)。

    WBG宽能隙半导体 研讨会中,也针对硅半导体(Si)与宽能隙半导体(WBG)的材料特性差异进行了详细说明。WBG技术不仅能显著提升能源转换效率,还能凭借其高导热率与小型化设计降低制造成本。然而,从研发到量产的过程中,产品面临着各种失效风险,如burn out、脱层等问题,因此完善的故障分析流程显得尤为关键。

    图二:失效分析在半导体产业中扮演的角色(图片来源: iST宜特)

  • 三、电动车发展中的WBG宽能隙半导体应用挑战

    随着电动车市场的蓬勃发展,WBG技术在电动车中的应用也成为了研讨会的重要议题。特别是在充电速度与容量的提升方面,直流电(DC)的快速充电能力带来了新机遇,但同时也对热管理和可靠性测试提出了更高要求。

    ISO 16750国际标准的多次修订正是为了应对这些挑战,对于电压提升、水冷系统的引入,以及针对电动车DC/DC转换器产品的电压频率调整,这些改变反映了市场对更高性能、更高可靠性产品的需求。

    研讨会中指出,未来市场将形成燃油车、纯电动车(BEV)与混合动力车(HEV)三分天下的局面,这也打破了过去纯电动车将全面取代燃油车的观点。随着电动车技术朝着更高电压与更高功率的方向发展,从400V升级至800V的趋势日益明显,这将有效降低电流需求,减轻车辆重量,进而提升电动车的效能。

    WBG宽能隙半导体 ISO 16750国际标准的多次修订正是为了应对这些挑战,对于电压提升、水冷系统的引入,以及针对电动车DC/DC转换器产品的电压频率调整,这些改变反映了市场对更高性能、更高可靠度产品的需求。

    图三:ISO 16750 标准2012年和2023最新版本的差异
    (图片来源: ISO 16705和DEKRA iST德凯宜特整理)

宽能隙半导体技术的突破正在重塑未来的能源技术与汽车产业。iST宜特与DEKRA iST德凯宜特科技凭借在可靠性验证与失效分析领域的专业知识,将为企业提供强而有力的支持,应对新技术带来的挑战,并在不断变化的市场中保持竞争优势。若您有相关需求,或是对相关知识想要更进一步了解细节,欢迎洽询 iST宜特:+886-3-579-9909 分机 8926 陈小姐 / Email: Sales@istgroup.com ; marketing_tw@istgroup.com ; DEKRA iST德凯宜特: sos@dekra-ist.com