中国が KV- クラスの SiC パワーデバイスで画期的な進歩を達成するにつれ、ソリッドステートトランスの導入が加速-

ワイドバンドギャップ半導体の分野における 2 つの大きな進歩が最近中国で発表されました。1 つは Pinejade の Xing Huang 博士のチームによって開発された 15 kV 双方向ブロッキング SiC パワー デバイスであり、もう 1 つは Zhanxin Electronics と浙江大学が共同でリリースした 10 kV SiC MOSFET です。
これらの成果は、中国が kV{0} クラスの SiC テクノロジーの国際トップレベルに参入したことを示しており、スマート グリッド、AI データセンター、再生可能エネルギー システムにおけるソリッドステート変圧器（SST）の商業化が大幅に加速すると予想されます。{1}

 

高電圧 SST の技術的ボトルネックを打破する-

将来のエネルギー システムのための次世代機器として、SST は高効率、コンパクトなサイズ、柔軟なエネルギー管理を約束します。{0}しかし、その工業化は高電圧パワーデバイスの性能制限によって長い間制約されてきました。-
従来のシリコン IGBT は、高電圧、高スイッチング周波数、低損失といった SST 要件を満たすことができません。 SiC は、シリコンの 10 倍の破壊電界強度を持ち、本質的にスイッチング損失と導通損失が低いため、kV- クラスの高電圧アプリケーションに理想的な材料として浮上しています。-

10～15 kV SiC デバイスの最近の進歩により、SST 効率が大幅に向上し、システム アーキテクチャが簡素化され、コストが削減され、-中電圧 SST 導入の基礎が築かれました。-

 

15 kV 双方向-ブロッキング SiC デバイスにより中電圧トポロジが簡素化-

 

真の双方向ブロッキング機能と 15 kV のブレークダウン電圧を備えた新しい 15 kV デバイス-は、多段カスケードを使用せずに中電圧-グリッドと直接接続でき、SST カスケード レベルを 80% 以上削減します。-

新しい双方向端子設計と、短絡動作、アバランシェ降伏、および高温経年劣化に関する広範な研究と組み合わせて、完全な信頼性の特性評価が可能になり、DC 障害分離や HVDC システムなどの要求の厳しいシナリオをサポートします。{0}{1}

 

10 kV SiC MOSFET: 大チップ面積、大電流、量産対応-

 

このデバイスは、高エネルギーのイオン注入と幅の狭い JFET 設計を活用して、高電圧と低抵抗の間の固有のトレードオフを解決します。また、最適化された端子構造により、大面積チップの歩留まりが向上します。-

 

スマート グリッド、AI データセンター、再生可能エネルギー全体のアップグレードを可能にする

kV{0}} クラスの SiC パワーデバイスの成熟により、複数の分野で SST の導入が加速すると予想されます。

スマートグリッド

中電圧 SiC デバイスを利用した SST により、効率的な AC-高周波-DC 変換が可能になり、系統の柔軟性と分散型エネルギーの統合が向上します。-

AI データセンター

kV- クラスの SiC デバイスにより、中電圧-の直接供給アーキテクチャが実現可能になります。

単一ラックの電力密度は 1 MW に達することがあります。-

PUE は 1.1 を下回る場合があります。

ハイパースケール データセンターの年間エネルギー節約量は、数千万 kWh に達する可能性があります。

再生可能エネルギー

高周波パフォーマンスのおかげで:-

太陽光発電インバータと風力コンバータは、フィルタのサイズを 50% 削減できます。

システムコストが最大 20% 削減されます。

過酷な環境条件下でも信頼性が向上します。

 

展望: 高電圧、低コスト、より幅広い導入

kV- クラスの SiC デバイスは、次の方向に進化すると予想されます。

トレンチ ゲートと高度なパッケージング技術により、より高い降伏電圧 (15 kV+)、より高い電流定格、およびより低い損失が実現します。{2}

8 インチ SiC ウェーハによるコストの削減と歩留まりの向上。

SST とのより緊密な統合により、スマート グリッド、AI コンピューティング クラスター、再生可能エネルギー ベースの革新的なトポロジーが可能になります。

これらのブレークスルーは、中国の高電圧 SiC エコシステムの強力な勢いを示しており、SST の急速な産業化の重要な機会を示しています。{0}