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德國研究人員讓能源耗損減半:全新半導體材料嘉惠再生能源、電信及照明系統

 2014-12-10

【德國NeuLand研究計劃聯合新聞稿】
AIXTRON、英飛凌、SiCrystal、SMA 太陽能技術公司

全新半導體材料將使電腦、平面電視、伺服器和電信系統的開關式電源供應減少一半的能源耗損,還能讓太陽能逆變器的體積更為精簡,提高其成本效益。NeuLand 研究計劃成員開發出高整合度的元件及電子電路,早在研究計劃初期的測試中便已減少電路 35% 的能源耗損。NeuLand 計劃係由德國教育研究部 (BMBF) 資助,總預算約 470 萬歐元,由英飛凌主導該計劃。

德國NeuLand 研究計劃成員開發出高整合度的元件及電子電路,讓太陽能逆變器的體積更為精簡,並提高成本效益,且使電腦、平面電視、伺服器和電信系統的開關式電源供應減少一半的能源耗損。

能源耗損減半的關鍵
讓能源耗損減半的關鍵在於碳化矽 (SiC) 和矽基板氮化鎵 (GaN-on-Si) 這兩種半導體材料,這些材料的電子特性能夠生產出體積精簡且高效率的功率電子電路。英飛凌目前已將 SiC 材料應用在 JFET 和 600V 至 1700V 電壓等級的二極體。這些功率半導體主要用於電腦或電視的開關式電源供應,以及馬達內部,未來也將在太陽能逆變器中扮演重要角色。


在 NeuLand 計劃展開前,SiC 是一種非常昂貴的晶圓材料,但 NeuLand 研究展現成果之後,不僅 SiC 廠商數量增加,也擴大了可能的應用範圍。計劃成員證實,使用 SiC 和 GaN 製成的元件能讓功率電子提高三分之一以上的效率。以太陽能逆變器為例,在維持同樣的效率下,能省下可觀的材料成本,提升成本效益。不過,結果亦顯示,SiC 元件的成本還必須更加降低,才能廣泛應用於太陽能逆變器;另外使用 GaN 製成的元件則需要針對可靠性、使用壽命及成本作更密集的研究。

在這項計劃中,AIXTRON 供應半導體生產設備,SiCrystal 負責 SiC 的晶圓製造。半導體製造商英飛凌進行功率半導體裝置的研究,以及 SiC 和 GaN 製成元件的製造步驟,另外關於太陽能領域的系統技術專業知識則由 SMA 太陽能技術公司提供。透過 NeuLand 這項計劃,計劃成員得以針對未來極具潛力的 SiC 和 GaN 技術在整個價值創造鏈中的廣泛應用,擴展各自的專業能力。

NeuLand 是德文縮寫,意指「以寬帶隙化合物半導體提高能源效率與成本效益,打造創新的電源裝置」。這項為期三年的研究計劃由 BMBF 資助,符合德國聯邦政府的「IKT 2020 – 創新研究」計劃中遵循「提高電子元件能源使用效率」(LES) 的建議。IKT 2020 的目標之一,便是鞏固德國在電子技術的領先地位。

關於英飛凌
英飛凌 (Infineon Technologies AG)總部位於德國紐必堡(Neubiberg),提供各式半導體和系統方案,以因應現今社會的三大挑戰,包括能源效率 (energy efficiency)、移動性 (mobility)與安全性(security)。2013計年度(截至9月底)營收為38.4億歐元,全球員工約為26,700名。