TWD | USD

絕無炒作:實實在在的 SiC MOSFET

這個世界充斥著炒作。各種產品與服務,包括電影、電視節目及便利性應用程式,常常無止無休地大肆宣傳;甚至還沒推出市面,就幾乎人盡皆知了。核心公關 (PR) 機器問世才幾年,現在已鋪天蓋地,涵蓋社群媒體、付費達成的爆紅貼文、置入性行銷等,不說你也明白。

就連過去不太炒作的電子產業,也搭上炒作的列車。不相信的話,想想 CES 消費電子展就明白了。會展有超過十萬人和上百家公司共襄盛舉,嘗試創造出難以捉摸的熱潮。

事實上,炒作已是家常便飯,市調公司 Gartner 甚至根據標準範本,發表了一張新興科技的年度炒作圖 (圖 1)。Gartner 每年都會更新這張圖,在其中新增並挪動主題 (圖 2)。當然,這條曲線上應新增什麼主題,這些主題應位於曲線何處,每個人有不同的評估方法。

圖 1:通用的炒作週期範本能以視覺方式判斷技術發展處於其生命週期的大約位置 (從初始概念到獲得接受及廣泛使用)。(圖片來源:Wikipedia)

圖 2:Gartner 的 2018 年新興科技炒作週期1 提供整體樣貌,但應已足以說服我們停下腳步,重新調整承諾和期望,以切合現實。(圖片來源:Gartner)

儘管現在消費性電子產品都有炒作的風氣,但大部分關鍵的支援產業都避開此風潮。舉例來說,一年一度的應用電力電子大會 (APEC),有不錯的出席率及報導率,但炒作度極低,和 CES 有天壤之別。廠商固然會展示其已推出和即將推出的產品,但宣傳力度卻比 CES 會場低好幾個數量級。諷刺的是,通常在 APEC 上看到的發展,之後卻在 CES 上真實呈現。

電力技術即使推陳出新也較鮮為人知,也許是因為從事電力組件和設計的人員本身不太招搖。電力界通常都較為謹慎和保守 (就設計來說),不願貿然將一切都押在某個激進的新技術上,除非該技術已證實能用於許多設備並能長時間可靠運作。另外,他們知道,無論多麼不起眼,一個好的電源供應器是產品可靠運作的基礎,而且電源供應器的缺點通常都不能靠事後下載個升級程式來修正。

以碳化矽 (SiC) 型 MOSFET 技術為例,數十年來一直是研究主題之一。這些研究並未過度吹噓,預言其比起矽 MOSFET,更能在電力元件效能上帶來革命,而是持謹慎樂觀的態度,謙遜地表示「還有很多工作要做」。如今,SiC MOSFET 真的傳來好消息。在廠商穩步的技術改進之下,SiC MOSFET 已在電源轉換設計方面達到重大進展。

這些裝置的市場有多大,成長速度有多快?答案當然取決於您問的對象是誰。MarketWatch2 的預測表示,從 2018 到 2023 年,全球 SiC 電源元件市場將以 35.73% 的年複合成長率 (CAGR) 成長。(哇!五年的預測值高達四個有效位數,在我看來,不僅可笑,更降低推斷的可信度。)Yole Developpement3 的預測則顯示,2019 年的市場規模達到 4.61 億美元,而年複合成長率「只有」31%。第三項預測則聲稱市場將在 2025 年達到 60.4 億美元,CAGR 為 15.7%。

無論您選擇相信哪一個數字 (還有其他許多數字),很明顯的是,SiC 型元件現在確確實實用於許多設計,並廣泛用於眾多應用,包括電動車 (EV)、馬達驅動器以及替代性能源子系統等等。其中很大的原因是,現今的 SiC MOSFET 都是較成熟的第二代甚至第三代元件。

例如,Cree 在 2011 年推出第一款商用封裝的 Si 型 MOSFET 後,至今已歷經兩代的開發。在其第三代元件中,如 Cree C3M0075120K (表 1),其重要規格改進 20% 至 100% (視特定參數而定),這可是很大的進步。

表 1:Cree 的第三代元件 C3M0075120K 在重要規格上的改進,僅部分呈現 SiC 型 MOSFET 的技術進展。(圖片來源:Cree)

同樣重要的是,廠商、應用工程師和設計人員已更加瞭解這些電源元件的特質。坦白說,各種類型的 MOSFET,在驅動要求、開啟與關閉特性、散熱問題和負載拓撲方面,有太多細微的差異。這或許令人意外。不過,這些三端子元件有非常多的規格書圖表,能凸顯出其在標稱和極端溫度下的多種靜態與動態效能;知名的安全工作區 (SOA) 圖只是其中之一。

幸好 SiC FET 從不像其他技術一樣跟風炒作,否則就「不符形象」了。相比之下,您還記得幾年前,3D 電視被炒作成下個主流產品嗎?到底是因為使用者真的有需要,還是廠商想要淘汰民眾家中老舊的電視,推銷新的電視?(您知道答案是什麼!)

至於人工智慧 (AI)、5G、自動駕駛車輛和量子運算呢?這些當然也是炒作,只是現在有些退燒 (自動駕駛車輛似乎更加偏離炒作的榮景,但這也沒什麼好意外的)。有些記者自信地寫到,自動駕駛車輛會將意外和死亡率降低到某某百分比。嗯... 方便問一下嗎,你們引用的依據是什麼呢?

好在,我們產業的電源相關領域,至今為止都在抗拒炒作路線,而是專注於實質性和一步一腳印的宣傳策略。如果有人說,我希望我的電源供應器能有一定的熱度,而不是一直光說不練,這個想法確實令人欣慰,但是如果有人說,我查了過去十年的 Garner 炒作圖表,發現沒有一張出現 SiC,這就更棒了。看來切換式電源元件一直在「秘密」地進行革新。

 

參考資料:

1 – 5 Trends Emerge in the Gartner Hype Cycle for Emerging Technologies

(https://www.gartner.com/smarterwithgartner/5-trends-emerge-in-gartner-hype-cycle-for-emerging-technologies-2018/)

2 –Global Silicon Carbide (SiC) Power Devices Market 2019-2023 | Industry Analysis of Semiconductor & Electronics sector by Region, Growth expected to reach at CAGR of 35.73%

(https://www.marketwatch.com/press-release/global-silicon-carbide-sic-power-devices-market-2019-2023industry-analysis-of-semiconductor-electronics-sector-by-region-growth-expected-to-reach-at-cagr-of-3573-2019-08-30)

3 –GaN and SiC power device: market overview (Dr. Milan Rosina)

(http://www1.semi.org/eu/sites/semi.org/files/events/presentations/02_Milan%20Rosina_Yole.pdf)

關於作者

Image of Bill Schweber

Bill Schweber 是電子產品工程師,至今已撰寫三本有關電子通訊系統的教科書,以及數百篇技術文章、評論專欄,及產品特色介紹。他曾擔任 EE Times 的多個特定主題網站的技術網站管理人,以及 EDN 的執行編輯和類比技術編輯。

在類比和混合式訊號 IC 領導廠商 Analog Devices, Inc. 任職期間,Bill 從事行銷溝通 (即公關) 職務,因此他在技術及公關職能兩個方面皆有實務經驗,能與媒體雙向交流公司產品、業務事例及傳遞訊息。

Bill 在加入 Analog 從事行銷溝通職務前,原在業界舉足輕重的技術期刊擔任副主編,也曾任職於該公司的產品行銷和應用工程團隊。在此之前,Bill 於 Instron Corp. 從事材料測試用機器控制的類比電路和電源電路設計以及系統整合。

他擁有麻薩諸塞大學電機工程碩士學位和哥倫比亞大學電機工程學士學位,為註冊專業工程師,並持有進階級業餘無線電執照。Bill 也曾就各類工程主題進行線上課程的規劃、撰寫及講授,包括 MOSFET 概論、ADC 的選擇以及驅動 LED。

More posts by Bill Schweber