重新发明硅功率器件，这家公司挑战碳化硅

来源:半导体行业观察发布时间:2023-05-17926浏览

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注于提供突破性能效的无晶圆厂半导体公司 iDEAL Semiconductor 今天宣布其专利 SuperQ 技术全面上市。SuperQ 可以减少许多应用中的功率损耗，包括数据中心、电动汽车、太阳能电池板、电机驱动、医疗设备和白色家电。其更高的效率减少了碳足迹，并实现了更可持续的未来。

iDEAL 的工程师和科学家重新发明了功率器件架构，并实现了性能的阶梯式提升。该技术基于占全球半导体制造能力 95% 的硅，并与未来的功率半导体材料向前兼容。

在过去二十年中，基本功率半导体结构的创新有限，硅功率器件性能已趋于稳定。进一步提高性能的尝试主要集中在材料上，而不是扩大硅的极限。通过原子级的科学研究和工程，iDEAL Semiconductor 创造了一种新颖的架构，设定了性能的下一个前沿，并驳斥了业界已经走到硅进步之路尽头的想法。

据他们所说，传统功率器件架构具有实际限制，将 N 型传导区域限制在整体结构的 50%。剩下的50%用于电压阻断，不支持导通。iDEAL 发明了一种电荷平衡方法，薄至整个结构的 5%。这为传导打开了更多空间并提高了效率。而通过最先进的沟槽技术 SuperQ 可提供接近理想的电荷平衡，从而实现更薄的外延和更好的品质因数。由于其阻断效率，SuperQ 的技术允许在传导区域中实现更高的掺杂浓度。这种增加的掺杂进一步降低了沟道的电阻并降低了功率损耗。

“iDEAL Semiconductor 是为数不多的专注于制造功率器件的工艺和架构的公司之一。我们在硅方面的改进可以与其他材料提供的改进相媲美，但具有硅的可制造性、可用性和可靠性。”iDEAL Semiconductor 的创始人、首席执行官兼联合创始人 Mark Granahan说。。“通过在美国与 Applied Materials 和 Polar Semiconductor 的合作，我们获得了以前难以想象的性能提升。与材料无关，我们解决了对功率设备日益增长的需求。随着当前全球对更绿色未来的推动，我们对我们所扮演的角色感到兴奋在使产品更具可持续性方面发挥作用，同时也展示了对美国半导体行业的投资可以取得什么成就。”

通过原子水平的科学和工程实现，SuperQ 提供创纪录的单位面积电阻 (RSP)。该技术最初针对高达 850 伏 (V) 的电压，为系统工程师提供改进的功率半导体器件，例如二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)、绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 和集成电路 (集成电路）。

例如，基于 SuperQ 的 200V MOSFET 的电阻比现有硅低 6 倍，比 GaN 低 1.6 倍。采用 SuperQ 技术设计的电机驱动逆变器可节省高达 50% 的功率损耗。该技术是使用最先进的互补金属氧化物半导体 (CMOS) 设备制造的。

为电动车打造更便宜的芯片

iDEAL Semiconductor 周二表示，它已经筹集了新一轮资金，并发布了一项新技术，该技术可以使电动汽车和数据中心的芯片更高效，同时使用廉价、容易获得的材料。

iDEAL 的技术是一种制造所谓功率芯片的新方法，这种芯片用于从洗衣机到互联网服务器的所有设备，以帮助完成诸如将电网的交流电转换为设备使用的直流电等任务。

Wolfspeed Inc和 On Semiconductor Corp 等公司推出的新一波功率芯片由碳化硅材料制成，可以帮助扩大电动汽车的续航里程，因为芯片效率更高。

但与大多数芯片中使用的更便宜的标准硅相比，这些材料价格昂贵且仍面临供应瓶颈。iDEAL 表示，它已经精心设计了一种新配方，借鉴太阳能电池板技术等领域，用标准硅制造芯片，可以在能源效率方面与更奇特的材料竞争。

“在过去的 10 年里，我们一直在鼓吹硅已死，”iDEAL 的首席执行官马克·格拉纳汉 (Mark Granahan) 说。“坦率地说，正是硅片缺乏创新才使这种鼓声成为可能。”

这家总部位于宾夕法尼亚州 Lehigh Valley 的公司表示，它已经筹集了 4000 万美元，使其迄今为止筹集的资金总额达到 7500 万美元。该公司的支持者包括半导体制造设备制造商 Applied Materials 的投资部门。

iDEAL 已与总部位于明尼苏达州布卢明顿的芯片制造商 Polar Semiconductor 合作制造其首款芯片，并计划在今年晚些时候推出。

Granahan 表示，碳化硅芯片在某些应用方面仍然可以击败 iDEAL，包括电动半挂卡车等应用所需的极高电压芯片。但他表示，iDEAL 的芯片可能会在整个电源芯片市场的 90% 左右具有竞争力。

“我们在这项技术上处于早期阶段，我们肯定会向上推动界限，”Granahan说。

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