前文提要
在英領物聯繫列文章之三——《英飛凌微控制器，驅動物聯網的關鍵“大腦”》一文中，我們介紹了英飛凌微控制器就是物聯網的大腦，負責各種“神機妙算”。
今天，我們繼“計算”之後、進入“執行”這一環節，看看英飛凌功率半導體為何是驅動和轉換能量的“肌肉男”。
英飛凌覆蓋物聯網的五個關鍵環節：感知、計算、執行、連接、安全
作為電能/功率處理的核心器件，功率半導體器件主要用於電力設備的電能變換和控制，典型的功能是在接收到微控制器的計算結果和指令後，進行變頻、變壓、變流、功率放大和功率管理，對設備正常運行起到關鍵作用。 與此同時，功率半導體器件還具有綠色節能功能，在傳統工業製造、通信產業、新能源、電動和燃油車、智能電網等等領域都有廣泛的應用。
英飛凌功率半導體，矽（Si）、碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）一個都不能少
在物聯網系統中，根據微控制器的“決策”，執行機構，也就是功率半導體，將控制信號轉化為行動——它們通常是機械動作，也可能是光和熱。 這些行動將由功率半導體來執行。 英飛凌是業界領先的功率半導體單管和模塊供應商，能提供優化電力生產、傳輸、儲存和使用的技術。 英飛凌也是目前市場上少數幾家能夠全面提供矽（Si）、碳化矽（SiC）和氮化鎵（GaN）功率半導體的公司之一，能提供從毫瓦級到兆瓦級的具備卓越能效的解決方案。
在功率半導體器件中，IGBT是這一領域第三次技術革命的代表性產品，而英飛凌是全球排名第一的 IGBT 供應商。 IGBT模塊是電力電子行業的“CPU”，在講求高效率和節能的今天，作為能源轉換和傳輸的核心器件，IGBT 廣泛應用於家電、汽車、動車及高鐵等交通工具、工業發電、太陽能和風能等再生能源的轉換等。
IGBT不斷升級換代
例如在新能源汽車領域，IGBT是一種技術含量高，設計製造難度大的零部件。 為了提升續航里程，電動汽車車載電池越來越多，車身重量也不斷增加，為了避免小馬拉大車造成的動力不足，這就需要更高功率和可靠性的 IGBT 來做穩定有力的驅動。
在去年舉辦的深圳國際電子展暨嵌入式系統展（ELEXCON 2021）上，英飛凌展出了一款中型純電動轎跑，它配備的主逆變系統就採用了英飛凌750V HybridPACK™ Drive FS950R08A6P2B作為核心功率半導體器件，最高輸出功率可達200kW， 為這款電動轎跑汽車提供了澎湃的動力輸出。 但凡坐進它的駕駛位，恐怕人人都有按捺不住想當“車神”的衝動。
一張表看懂IGBT的前世今生
看到這兒，你大概會覺得IGBT已經很強了吧？ 但且慢下結論，沒有最強，只有更強！ 英飛凌正通過碳化矽和氮化鎵技術，讓功率半導體變得更強！
碳化矽+氮化鎵，讓功率半導體變得更強大
英飛凌科技還推出了一款採用CoolSiC™ MOSFET技術的全新車規功率模塊——HybridPACK™ Drive CoolSiC™。 作為一款具有1200 V阻斷電壓、且適用於電動汽車牽引逆變器的全橋模塊，該產品採用汽車級CoolSiC溝槽柵MOSFET技術，適用於高功率密度和高性能的應用場景。 它將提高逆變器的效率，實現更高的續航里程並降低電池成本，特別適用於800V電池系統及更高電池容量的電動汽車。
英飛凌將第三代半導體材料碳化矽技術應用到主逆變器，在基於800伏的系統下，可實現 7%以上的續航里程的提升，已經得到了主車廠的認可。 目前國內外超過20多家整車廠及Tier 1供應商正在使用及評估英飛凌的SiC產品。 而且，HybridPack™ Drive CoolSiC™已經在亞洲一家主要電動車廠家的逆變器系統中量產。
在工業領域的用電環節，英飛凌推出了以矽為材料的新一代IGBT器件IGBT7，其專為變頻工業驅動而設計，尤其適用於通常以中等開關頻率工作的工業電機驅動應用。 它不僅能夠滿足能效要求，而且可以降低系統成本。 舉例來講，全球只要有一半的工業驅動擁有電動調速技術，就可以節省多達 20% 的能源，或減少 1700 萬噸二氧化碳排放。
英飛凌在功率半導體領域的另一大“殺器”是氮化鎵（GaN），這種材料的研究與應用是目前全球半導體研究的前沿和熱點，也是第三代半導體材料的一種。 與矽材料相比，氮化鎵具有多種基礎優勢特性，它具有高臨界電場，尤其適用於功率半導體器件，同時相較於矽MOSFET，氮化鎵器件具備出色的動態特徵導通電阻且電容更低，這些特性讓 GaN HEMT 成為高速開關應用的理想之選。
英飛凌CoolGaN™ IPS 產品
氮化鎵器件不僅可降低耗電和總系統成本，還能提高工作頻率、功率密度以及系統整體效率，正日益受到充電器市場和廠商的重視。 自2018年起，英飛凌的氮化鎵開關管的產品就已實現量產，在通訊和服務器領域持續、穩定地為客戶提供電源支持。
大功率、高功率密度、通用性（如Type-C）以及合適的成本是未來充電器市場的主要發展方向，也是英飛凌作為半導體解決方案供應商所致力於切入和配合的市場需求。 英飛凌推出的65W 氮化鎵（GaN） USB-PD 充電器也具備單位功率密度更高的特點，可以實現大功率電源的小型化和輕薄化。 通過在超小的體積上實現大功率輸出，這將有助於改變行業設計製造方案和消費者的使用習慣。
讀完這篇文章，是不是有些燒腦？ 其實你只需要記住這句話：
功率半導體是驅動和轉換能量的“肌肉男”，沒有它，設備都無法正常運轉;沒有它，節能環保也是一種奢望。 它本身也處於不斷進化之中，從矽（Si）到碳化矽到氮化鎵，材料的升級換代讓它越來越強！
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