Weniger Abschalt- und Leitungsverluste
Neue Generation von SiC-MOSFETs
Um den steigenden Stromverbrauch in den Griff zu bekommen wird es entscheidend sein, Leistung und Verlässlichkeit elektrischer Systeme der nächsten Generation zu niedrigeren Kosten pro kW zu liefern und so Akzeptanz und Wirksamkeit von Elektrifizierungsinitiativen positiv zu beeinflussen.
Welche Auswirkungen dabei über einige Jahre betrachtet schon kleinste Verbesserungen haben können, machte Dr. Mrinal Das, Senior Director Technical Marketing der Power Solutions Group bei onsemi, anlässlich der Vorstellung der 3. Generation von SiC-MOSFETs des Unternehmens, den »EliteSiC M3e MOSFETs«, klar: »Allein die Effizienzverbesserung von Elektroantrieben in E-Autos um 1 Prozent würde bis 2030 dazu führen, dass Elektroautos weltweit dann über 4 Billiarden km pro Jahr mehr fahren könnten.«
EliteSiC M3e MOSFET: Reduzierte Verluste für höhere Effizienz
Um dazu entscheidend beizutragen, weist der EliteSiC M3e MOSFET um 30 Prozent verringerte Leitungsverluste und sogar um bis zu 50 Prozent reduzierte Abschaltverluste gegenüber bisher am Markt erhältlichen SiC-MOSFETs (bei 175 °C) auf. Darüber hinaus bieten die neuen SiC-MOSFETs den branchenweit niedrigsten Einschaltwiderstand (11 mΩ) mit Kurzschlussfestigkeit – ein Feature, das entscheidend ist für den Markt der Traktionswechselrichter.
Verpackt in applikationsoptimierte Gehäuse – so ist der EliteSiC M3e MOSFET ab sofort im TO-247-4L-Gehäuse erhältlich – liefert der 1200-V-SiC-Die wesentlich mehr Phasenstrom als die bisherige EliteSiC-Technologie. Für den Anwender bedeutet das, er kann eine um bis zu 20 Prozent höhere Ausgangsleistung im gleichen Traktionswechselrichtergehäuse realisieren. Er könnte aber auch eine existierende Leistungsstufe nun mit rund 20 Prozent weniger SiC-Anteil realisieren. Das würde zum einen Kosten sparen und gleichzeitig die Entwicklung kleinerer, leichterer und zuverlässigerer Systeme ermöglichen.
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Breites Portfolio an Leistungstechnologien von onsemi
Neben der neuen SiC-MOSFET-Generation bietet onsemi ein breites Portfolio proprietärer intelligenter Leistungstechnologien an, darunter Gate-Treiber, DC/DC-Wandler und Elektroniksicherungen, die sich mit der EliteSiC-M3e-Plattform kombinieren lassen. Diese Kombination aus optimierten, gemeinsam entwickelten Leistungsschaltern, Treibern und Controllern ermöglicht dem Anwender erweiterte Funktionen durch Integration und senkt so die Gesamtsystemkosten.
onsemi's Fokussierung auf Siliziumkarbid (SiC)
onsemi hat sich vor einigen Jahren entschlossen, seine Entwicklungsanstrengungen im Wide-Bandgap-Bereich ausschließlich auf SiC zu konzentrieren. Auf die Vorstellung der 1. SiC-MOSFET-Generation M1 im Jahr 2018 folgte 2021 die 2. Generation M2. Basierend auf der Anwendung der Konzepte des mooreschen Gesetzes auf SiC ist onsemi nach eigener Darstellung in der Lage, mehrere Generationen gleichzeitig zu entwickeln und seine Roadmap zu beschleunigen, um bis 2030 nach heutiger Planung voraussichtlich bis zu M6 die nächsten SiC-MOSFET-Generationen auf den Markt zu bringen. Auch wirtschaftlich zahlt sich die Konzentration auf SiC für onsemi inzwischen aus: Von 2022 auf 2023 hat das Unternehmen nach den Zahlen des französischen Marktforschungsinstituts Yole seinen SiC-Umsatz vervierfacht. Mit einem Marktanteil von 25 Prozent weist Yole onsemi zudem für 2023 als klare Nummer 2 am SiC-Markt aus.
Schnelle Entwicklungszyklen durch vertikale Integration
»Wir setzen unsere jahrzehntelange Erfahrung im Leistungshalbleiterbereich ein, um die Grenzen der Geschwindigkeit und Innovation in unseren Entwicklungs- und Fertigungskapazitäten zu erweitern und so den steigenden globalen Energiebedarf zu decken«, so Dr. Das. »Bei Siliziumkarbid besteht eine enorme technische Interdependenz zwischen den Materialien, dem Bauelement und dem Gehäuse. Da wir als vertikal integriertes Unternehmen die volle Kontrolle über diese Schlüsselaspekte haben, können wir den Design- und Fertigungsprozess steuern und neue SiC-MOSFET-Generationen viel schneller auf den Markt bringen.«
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