富致科技功率半导体

简介

车用电子及工业控制

一直以来为富致科技前两大客户重要市场.随着未来能源车将广泛取代燃油车,新一代车用电力系统将提升至48V,以满足车用性能提升后各项配置运作的需求,加上周边EV充电系统电力须满足240Vac~305Vac及更大的额定运转电流。

工业4.0全面自动化设备除了更高的精准度,加上AI市场需求,大量且快速的数据讯号传送,高频率的I/O讯号驱动,必需仰赖大量的数字开关半导体组件来控制,早期模拟式开关已经无法满足未来设备的需求。

富致科技深耕市场25年从过电流保护组件设计,生产到销售,总是站在客户端的角度考虑,产品研发的策略计划也同步制定短中长期针对未来市场提前规划超前布局。
 

功率半导体(Power Semiconductor)

功率半导体是一类用于处理及控制电力的半导体组件,在高功率应用中如电力转换、能源管理、电机控制,主要的核心角色利器是透过高电压或大电流的电力条件下依然能高速的切换保持低功耗来提高系统的运转效率。

常见的功率半导体分成几大类:

1. 二极管:功能常被应用在电路整流,将交流电转换成直流电。
2. 晶体管:常被应用于大功率交流设备电源控制。
3. MOSFET(金属氧化物场效晶体管):常被应用于低压高频电路中控制小电流,当作电源开关使用。
4. IGBT (绝缘双闸双极晶体管):即是一个P型或N型半导体加上一个晶体管组合而成.即特点即是能在高电压大功率的条件下工作,效率极高。
5. 第三代半导体氮化镓(GaN) / 碳化硅(SiC):应用于高效电源转换系统.如电动车充电站,高效能INVERTER,5G基地台。

以上五大类皆为功率半导体,广泛的被应用于不同电力系统条件下的电子电路中当作数字电子开关来使用,如带入日常生活上举例就更容易懂了:

MOSFET就好比水龙头开关,在低压条件下控制着小电流,二极管就像是逆止阀门控制着水流的方向也就是限制了电流的方向姓,而IGBT就好比是大型水库的闸门,在极高的电位差(电压)下,控制极大的水流(电流).这闸门必需有更大的动力来启闭水流,也就是电路中组件需要更大遮断能量,如此说来不同的功率半导体将用有不同的产品市场,区隔可以说以电压来区分。

文开头提到富致科技着力于车用电子即工业控制两大客户市场,在不同的电压领域下含盖着五大类功率半导体各司其职,扮演不同应用角色发挥功效。

提到第三代半导体 氮化镓(GaN) / 碳化硅(SiC)第三类半导体与车用电子及工控市场连动性如何呢?

依材料特性而言:

功率半导体皆为以硅Si为基础,后来新一代的宽能隙(Wide Band-gap)半导体材料,又称为第三代半导体的SiC (碳化硅) 和GaN (氮化镓)出现,由于能隙更大,这使它们具有耐高电压、耐高温、低电阻、低切换损失、适合高频操作的优越特性,被看好一颗抵传统功率组件4、5颗,替代商机市场相当被看好,宽能隙加上高热导率的特点,碳化硅已经开始被广泛应用在电动车(EV)及其充电系统;再生能源太阳能逆变器风能转换器;5G高频设备通信基地台。

氮化镓主要应用在80V-650V应用市场,要到1,200-1,700非常困难,所以1,200V以上的高压应用以碳化硅为主。

碳化硅(SiC):1000V~1200V; 成本高

氮化镓(GaN):80V~650V 成本较低

据媒体数据报导指出电动车大厂特斯拉是第一家率先使用碳化硅在电动车上,2023年底 特斯拉又宣布要大减75%碳化硅用量,让氮化镓跃上台面。未来在电动车应用年复合成长率近100%下,想必氮化镓有可能在2025年起大幅替代目前车用及相关中低电压650V以下的MOSFET市场,而氮化镓制造商也将再电压650V推升至800V。

以工业控制市场及消费性电子市场而言手机、笔电等快速充电(低压)会是氮化镓目前主要应用领域，而中长期来看,工业设备、数据中心和电动汽车(EV)等中压应用,会是氮化镓成长的主要驱动力。制造商Power Integrations(PI)在2023/8提到,他们已有750V的氮化镓消费性电子应用,现也已推出了900V的产品,适用于电源不稳定的地区和汽车应用。也就是在技术与商业趋势下,氮化镓势必会往800V以上的中压发展,像是而电动车直流/交流转换器、车载充电器、太阳能逆变器及马达控制工业控制控市场等等。

富致科技的技术突破与市场布局

富致科技以保护组件的数十年市场开发经验,面对功率半导体。第三代半导体未来庞大的市场商机,利用材料特性及制程突破,配合功率半导体演进在产品布局的策略上锁定未来车用市场及工控市场,高功率应用的确定性,保护组件高压及高温产品势必将成为未来保护组件重要蓝海市场主流。

交流电压系列

领先同业率先开发出DIP FRV 277Vac &305Vav 系列产品贴片型SMD 240Vac并取得国际安规认证,并持续往380VAC/440VAC 开发突破中。

应用市场:车用市场.自动化工控设备,再生能源交直流转换INVERTER及储能设备、轨道交通等。

高温系列

已开发DIP SMD 系列-40C~125C 六系列产品

应用市场:车用电子电控装置,半导体模块电控板,5G基地台接收端、高频模块、散热模块等。

复合式组件

因应功率半导体及第三代半导体市场演进,富致科技开发ocp+ovp复合式组件.PPTC+MOV PPTC+TVS PPTC+MOSFET 以保护组件特性原理强化半导体组件功效及延长半导体组件寿命,防止突发性的异常外在电气变因造成功率半导体出现失效模式,影响系统运作中断。

应用市场:车用电子系统,中低压工控模块、EV充电站、充电模块、PLC I/O控制等。

富致科技半导体市场未来展望预测与策略计划调整

功率半导体技术在当今动态市场中成长和广泛采用的关键促进因素。数字转型已成为全球企业的策略要务。这趟旅程需要整合先进技术,数据驱动的决策以及以客户为中心的应用程序的开发。新一代功率半导体解决方案在这项转型中发挥了重要作用,使组织能够对遗留系统进行现代化改造,采用云端原生架构,并打造敏捷,以用户为中心的应用程序,以满足数字时代的需求。

科技创新的步伐正以前所未有的速度加快。人工智能(AI)、机器学习、物联网(IoT) 和区块链等新兴技术不断重塑业务营运并重新定义客户期望。富致科技为了利用这些创新的优势,策略必须将其遗留应用程序改造为现代的、精通技术的解决方案。保护组件特性可搭配半导体组件形成复合式组件除了保护半导体组件外也扮演着电路突发性异常能量的冲击。

结论

富致科技精进大胆的突破与创新的研发能力期许成为保护组件市场引领先驱的突破者,新一代功率半导体技术在将这些尖端技术无缝整合到现有系统中发挥关键作用,使企业处于创新的前沿。在当今竞争激烈的市场环境中,顾客体验成为一个重要的差异化因素。现代消费者需要与企业进行无缝,个人化和高效的互动。新一代功率半导体解决方案使组织能够振兴其面向客户的应用程序,确保它们响应迅速、直觉且能够提供实时见解。客户体验的增强可以提高客户参与度,培养品牌忠诚度,并最终推动收入成长。