Технологии

Модераторы: morozov, mike@in-russia, Editor

FENIMUS
Сообщения: 964
Зарегистрирован: Пн мар 31, 2008 11:57
Контактная информация:

Re: Технологии

Номер сообщения:#361   FENIMUS » Сб апр 07, 2018 20:29

Офигеть. Китайцы уже п*т нашу воду прямо из облаков..

https://www.dailytechinfo.org/eco/10135 ... etrov.html

FENIMUS
Сообщения: 964
Зарегистрирован: Пн мар 31, 2008 11:57
Контактная информация:

Re: Технологии

Номер сообщения:#362   FENIMUS » Пн май 21, 2018 9:29

наконецто вымучили правильный способ печати металлом, кинетический..
https://www.dailytechinfo.org/news/1022 ... bekty.html
http://www.titomic.com/titomic-kinetic-fusion.html
Изображение

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30480
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Технологии

Номер сообщения:#363   morozov » Пн май 21, 2018 19:23

Это круто.

Когда я работал не заводе (примерно 1959) был там способ обцинковывания. Проволока расплавлялась и выплевывалась на деталь. При всем разнообразии технологий. Старики рассказывали, что копируя Дуглас не справились только с отливкой из "электрона" - протекла крыша и все разнесло....
С уважением, Морозов Валерий Борисович

FENIMUS
Сообщения: 964
Зарегистрирован: Пн мар 31, 2008 11:57
Контактная информация:

Re: Технологии

Номер сообщения:#364   FENIMUS » Пн авг 13, 2018 9:02

Созданы оптические нейронные сети в которых суммирование амплитуды происходит в волноводах.

https://www.dailytechinfo.org/infotech/ ... setey.html
https://phys.org/news/2018-07-chip-opti ... -demo.html

но не описано как решать проблему прокладки волновода в нужное место с пересечением других волноводов и разветвление волноводов..

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30480
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Re: Технологии

Номер сообщения:#365   morozov » Пн окт 01, 2018 22:27

Преимущества SiC и GaN в автомобильных приложениях
Электронные компоненты на базе широкозонных полупроводниковых материалов, таких как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), становятся все более доступными и популярными. Они все чаще применяются при создании высоковольтных и мощных приложений, в частности автомобильных силовых установок и инверторов. Однако для работы с новыми транзисторами необходимы специализированные драйверы, что требует пересмотра традиционных схемных решений. Еще одной проблемой становится создание новых корпусных исполнений, так как их сертификация для автомобильной отрасли представляет особую сложность.
25/09/2018

Автор: Марк Патрик Перевод: Гавриков Вячеслав (г. Смоленск)


Электронные компоненты на базе широкозонных полупроводниковых материалов, таких как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), становятся все более доступными и популярными. Они все чаще применяются при создании высоковольтных и мощных приложений, в частности автомобильных силовых установок и инверторов.

Эти устройства позволяют работать с высокими напряжениями (от 600 В до 1700 В), а также с высокими частотами коммутаций, что обеспечивает рост эффективности, уменьшение габаритных размеров и снижение массы силовых приложений, а это в свою очередь дополнительно повышает эффективность транспортного средства. Эффективность имеет огромное значение особенно для электромобилей (EV) и автомобилей с гибридной силовой установкой (HEV). Именно высокая эффективность гарантирует увеличение дальности автономной езды и позволяет разработчикам использовать малогабаритные аккумуляторы в небольших автомобилях.

Однако для работы с новыми транзисторами на базе широкозонных полупроводниковых материалов необходимы специализированные драйверы, что требует пересмотра традиционных схемных решений. Еще одной проблемой становится создание новых корпусных исполнений, так как их сертификация для автомобильной отрасли представляет особую сложность.

Преимуществами карбида кремния являются: высокая электрическая прочность, отличная теплопроводность и значительная диэлектрическая проницаемость (таблица 1). В результате SiC-устройства отличаются низким сопротивлением, минимальным током утечки в широком диапазоне температур и обычно работают лучше, чем кремниевые компоненты, особенно при повышенных температурах. Благодаря низкой скорости насыщения электронов в нитриде галлия, при использовании силовых GaN-компонентов удается обеспечивать высокую частоту коммутаций при минимальных потерях.

Таблица 1. Сравнение параметров кремния и широкозонных полупроводниковых материалов

Параметр Si GaN 4H-SiC

Ширина запрещенной зоны 1,1 эВ 3,4 эВ 3,3 эВ

Скорость насыщения 1x107 см/с 2,2x107 см/с 2x107 см/с

Диэлектрическая проницаемость 11,8 10 9,7

Электрическая прочность 300 кВ/см 2200 кВ/см 3000 кВ/см

Теплопроводность 1,5 Вт/см К 1,7 Вт/см К 5 Вт/см К
Переход к SiC


Ширина запрещенной зоны у карбида кремния составляет 3,3 эВ, что значительно больше, чем у кремния. Кроме того, по сравнению с кремнием электрическая прочность SiC оказывается выше в пять раз, а его теплопроводность больше в три раза. Высокая эффективность и другие преимущества стали основными причинами того, что SiC стал первым широкозонным полупроводниковым материалом, который «пробился» в автомобильную отрасль.

SiC-транзисторы характеризуются высокой температурной стабильностью времени переключения. В результате при проектировании силовых устройств разработчик может использовать меньший запас при расчете мертвого времени, а следовательно, достигать более высокой эффективности. Это делает SiC-компоненты идеальным выбором при создании мощных приложений, таких как инверторы в EV и HEV.

Надежность играет ключевую роль для автомобильных приложений, по этой причине диоды и МОП-транзисторы часто проходят сертификацию AEC-Q101. Примером таких сертифицированных компонентов является планарный диод Шоттки SCS220KGHR от компании ROHM Semiconductor. Этот диод выпускается в корпусном исполнении TO-220 и имеет рабочее напряжение 1200 В. Его полный заряд (Qc) составляет всего 65 нК, что гарантирует высокую скорость работы с минимальными динамическими потерями при переключениях. Диоды SCS215 с меньшим рабочим напряжением 650 В выпускаются в малогабаритном корпусе TO-263AB (SOT-23) и позволяют создавать компактные решения.
Изображение

Рис. 1. Уменьшение габаритов автомобильного инвертора на примере гоночной серии Formula E
В электромобилях Ford следующего поколения предполагается использовать мощный и недорогой инвертор на базе карбид-кремниевых МОП-транзисторов C3M0120090D с рабочим напряжением 900 В от компании Cree. Общая мощность силовой установки этого автомобиля достигает 88 кВт, а ориентировочная удельная стоимость мощности должна составить 8 долларов за кВт после начала массового производства в 2020 году. Также планируется значительно уменьшить массу автомобиля и достичь соотношения мощность-масса 1,4 кВт/кг.

Выбор SiC-транзисторов от компании Cree обусловлен их низким сопротивлением в открытом состоянии во всем диапазоне рабочих температур, а также способностью работы со значительной индуктивной нагрузкой, что, как ожидается, приведет к увеличению общей надежности в 10 раз. SiC МОП-транзисторы от Cree имеют сопротивление 10 мОм и обеспечивают лучшую эффективность при работе с небольшой нагрузкой на низких частотах, по сравнению с кремниевыми IGBT. В результате согласно расчетам потери мощности в инверторе окажутся ниже на 67%, чем у аналогов на кремниевых ключах. Сокращение уровня потерь позволит снизить размеры системы охлаждения, что значительно уменьшит размер и вес инвертора, а также сократит затраты на охлаждение.
Повышение мощности за счет применения GaN


Устройства, использующие GaN-компоненты, способны обеспечивать КПД до 97%. Это оказывается возможным благодаря значительной ширине запрещенной зоны 3,4 эВ и высокой подвижности электронов, которая превышает аналогичный показатель для SiC. GaN-транзисторы в первую очередь были востребованы в ВЧ-приложениях из-за их высокой эффективности при работе на повышенных частотах. Однако в последнее время GaN-ключи находят применение в силовых приложениях, в первую очередь в автомобильной отрасли.

Сравнение кремниевых и GaN-устройств показывает, что они имеют сравнимые потери проводимости, но характеристики переключений для GaN оказываются значительно лучше. GaN-устройства, сертифицированные для автомобильных приложений, используют нитрид-галлиевые ключи с улучшенной структурой («enhancement mode»), что позволяет им достигать КПД до 98%.

Одним из примеров использования улучшенной структуры являются транзисторы серии GS6650x с рабочим напряжением 650В GaN от GaN Systems. GS6650x производятся по улучшенной технологии GaN-на-кремнии (enhancement mode GaN-on-silicon) с запатентованной компоновкой ячеек, которая обеспечивает повышенную плотность тока. В результате эти транзисторы имеют более высокие рабочие токи, по сравнению с карбидом кремния и кремнием, и способны работать на частотах, превышающих 100 МГц. Помимо отличных электрических характеристик, конструкция этих силовых ключей обеспечивает лучшие тепловые показатели. Отвод тепла через нижнюю часть корпуса гарантирует низкое тепловое сопротивление кристалл-корпус и позволяет легко охлаждать силовой ключ, что крайне важно для мощных автомобильных инверторов. GaNPX – запатентованное корпусное исполнение, созданное для уменьшения габаритных размеров (5,0 мм х 6,6 мм), снижения паразитной индуктивности и улучшения характеристик теплоотвода. В настоящее время компании ROHM и GaN Systems наладили сотрудничество, и используют технологию GaNPX в транзисторах следующего поколения. Это в очередной раз демонстрирует важность применения современных корпусных исполнений.

Qromis – американская стартап-компания, которая использует свою технологию изготовления подложек QST при разработке референсных силовых GaN-компонентов. Данная технология позволяет создавать эпитаксиальные слои нитрида-галлия большой толщины на 200-миллиметровых кремниевых пластинах. Получаемый при этом низкий уровень дефектов решает проблему надежности и массового производства. Тем не менее, возникают некоторые трудности при переходе в автомобильный сегмент.

Электромобили предполагают работу с номинальными напряжениями более 650 В. По этой причине структура транзистора должна использовать эпитаксиальный слой большой толщины. Поскольку GaN, AlGaN и кремний имеют разные коэффициенты теплового расширения, то увеличение толщины эпитаксиального слоя затруднено, а значит, сложно обеспечить высокие значения напряжения пробоя и низкие токи утечки. Вариантом решения данной задачи и достижения рабочих напряжений 900..1200 В является использование кремниевых подложек большой толщины, что поможет предотвратить деформацию. Однако при этом возникают другие трудности, связанные с совместимостью оборудования, применяемого для обработки полупроводниковых пластин.

Использование технологий IMEC и Qromis. 200-миллиметровая пластина с GaN-устройствами, созданными на традиционном оборудовании для кремниевых полупроводников
Изображение
Рис. 2. Использование технологий IMEC и Qromis. 200-миллиметровая пластина с GaN-устройствами, созданными на традиционном оборудовании для кремниевых полупроводников
После решения проблемы изготовления кремниевых подложек большой толщины, возможно создание устройств с горизонтальной и вертикальной архитектурой, монолитных и высоковольтных ИС. Для достижения этой цели компания Qromis работала совместно с исследовательским институтом микроэлектроники IMEC в Бельгии. Вместе они создали p-GaN-транзисторы с улучшенной структурой на традиционном оборудовании для кремниевых полупроводников. Инженеры IMEC реализовали свою технологию мощных p-GaN-транзисторов на 200-миллиметровых подложках QST. В результате были получены высокопроизводительные силовые устройства с пороговым напряжением 2,8 В.

Тепловое расширение подложек QST очень близко к показателям расширения GaN/ AlGan. Благодаря этому, удалось использовать стандартные 200-миллиметровые пластины для изготовления силовых компонентов с рабочим напряжением 900 до 1200 В. На подложки QST можно наносить эпитаксиальные слои толщиной более 100 микрон, что позволяет производить диоды и ключи с вертикальной архитектурой, которые могут использоваться в приложениях с высокими уровнями напряжений и токов. Такое решение создает реальную конкуренцию кремниевым IGBT, силовым SiC МОП-транзисторам и диодами, и устраняет значительный барьер для широкого внедрения GaN. Поскольку в Qromis используют систему AIX G5 + C от Aixtron, то подложки QST совместимы с традиционными подложками, что решает проблемы с обработкой.
GaN, AlN и светодиоды
Стоит отметить, что сфера применения широкозонных полупроводниковых материалов не ограничивается только силовыми приложениями. Например, благодаря значительной ширине запрещенной зоны более 6 эВ нитрид алюминия (AlN) используется совместно с GaN для создания светодиодов. Комбинированная технология подходит для фар и других осветительных приборов, в том числе для освещения салона, и позволяет создавать светодиоды с ультрафиолетовым излучением 250 нм.

Нитрид бора (BN) - это еще один широкозонный материал, который находит применение в силовой автомобильной электронике. Кроме того, он используется в качестве присадки при производстве пластика для уменьшения теплового расширения, увеличения теплопроводности и повышения электрической прочности.
Заключение
Автомобильные SiC-диоды и МОП-транзисторы перестают быть экзотикой и становятся нормой для автомобильной отрасли, где они позволяют значительно снизить потери мощности и повысить эффективность. Новые GaN-транзисторы с улучшенной архитектурой обеспечивают очень высокое быстродействие и КПД до 98%.

Дальнейшее развитие технологий изготовления полупроводниковых подложек и совершенствование производственных процессов сделает возможным появление новых типов устройств с вертикальной и горизонтальной архитектурой. Однако для этого придется решить задачи, связанные с корпусированием кристаллов и их сертификацией.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Ответить

Вернуться в «Дискуссионный клуб / Debating-Society»