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德国研究人员让能源耗损减半:全新半导体材料嘉惠再生能源、电信及照明系统

 2014-12-10

【德国NeuLand研究计划联合新闻稿】
AIXTRON、英飞凌、SiCrystal、SMA 太阳能技术公司

全新半导体材料将使计算机、平面电视、服务器和电信系统的开关式电源供应减少一半的能源耗损,还能让太阳能逆变器的体积更为精简,提高其成本效益。NeuLand 研究计划成员开发出高整合度的组件及电子电路,早在研究计划初期的测试中便已减少电路 35% 的能源耗损。NeuLand 计划系由德国教育研究部 (BMBF) 资助,总预算约 470 万欧元,由英飞凌主导该计划。



能源耗损减半的关键
让能源耗损减半的关键在于碳化硅 (SiC) 和硅基板氮化镓 (GaN-on-Si) 这两种半导体材料,这些材料的电子特性能够生产出体积精简且高效率的功率电子电路。英飞凌目前已将 SiC 材料应用在 JFET 和 600V 至 1700V 电压等级的二极管。这些功率半导体主要用于计算机或电视的开关式电源供应,以及马达内部,未来也将在太阳能逆变器中扮演重要角色。


在 NeuLand 计划展开前,SiC 是一种非常昂贵的晶圆材料,但 NeuLand 研究展现成果之后,不仅 SiC 厂商数量增加,也扩大了可能的应用范围。计划成员证实,使用 SiC 和 GaN 制成的组件能让功率电子提高三分之一以上的效率。以太阳能逆变器为例,在维持同样的效率下,能省下可观的材料成本,提升成本效益。不过,结果亦显示,SiC 组件的成本还必须更加降低,才能广泛应用于太阳能逆变器;另外使用 GaN 制成的组件则需要针对可靠性、使用寿命及成本作更密集的研究。

在这项计划中,AIXTRON 供应半导体生产设备,SiCrystal 负责 SiC 的晶圆制造。半导体制造商英飞凌进行功率半导体装置的研究,以及 SiC 和 GaN 制成组件的制造步骤,另外关于太阳能领域的系统技术专业知识则由 SMA 太阳能技术公司提供。透过 NeuLand 这项计划,计划成员得以针对未来极具潜力的 SiC 和 GaN 技术在整个价值创造链中的广泛应用,扩展各自的专业能力。

NeuLand 是德文缩写,意指「以宽带隙化合物半导体提高能源效率与成本效益,打造创新的电源装置」。这项为期三年的研究计划由 BMBF 资助,符合德国联邦政府的「IKT 2020 – 创新研究」计划中遵循「提高电子组件能源使用效率」(LES) 的建议。IKT 2020 的目标之一,便是巩固德国在电子技术的领先地位。

关于英飞凌
英飞凌 (Infineon Technologies AG)总部位于德国纽必堡(Neubiberg),提供各式半导体和系统方案,以因应现今社会的三大挑战,包括能源效率 (energy efficiency)、移动性 (mobility)与安全性(security)。2013计年度(截至9月底)营收为38.4亿欧元,全球员工约为26,700名。