創新能源管理成永續發展關鍵 寬能隙元件身負重任

作者 : Anthea Chuang,EE Times Taiwan

要做到環境保護,打下永續未來發展的基礎,電源與能源管理的創新可謂關鍵,而這即須仰仗各類相關系統中的功率元件…

近來,永續未來的發展已成為企業ESG (環境保護,environment、社會責任,social和公司治理,governance)目標的重要一環。其中要做到環境保護,打下永續未來發展的基礎,電源與能源管理的創新可謂關鍵,而這即須仰仗各類相關系統中的功率元件了。

意法半導體(STMicroelectronics)汽車和離散元件產品部(ADG)執行副總裁暨功率電晶體事業部總經理Edoardo Merli表示,由於全球能源需求正在不斷成長,因此控制二氧化碳的排放量,並將氣溫上升控制在1.5度以下,已成刻不容緩之事。對此,如何實現減排即相當重要,但要實現減排的目標需相關電力科技的支援,以及提升可再生能源使用率。如此,才能朝永續未來的發展更進一步。

現今的電力電子科技如何協助企業因應減碳、節電的趨勢?在解答之前,Merli先指出節電的好處,他舉例說明,單就工業領域,若能將電力利用效率提升1%,就能節省95.6億千瓦時(TWh)的能源。這意味著相當於節省了15個核電站的發電量、減少相當3,200萬噸二氧化碳排放量,或者是數千桶的石油。僅僅是工業方面的節電即可帶來如此大的效果,因此意法半導體也相信透過電力電子技術,以及有效的使用再生能源等方式,將可帶領該公司在2027年實現碳中和、降低電力消耗的目標。

而身為電力電子技術元件供應商,意法半導體也有相關的產品可協助自家公司與其他企業一同朝向永續未來發展的大道。其中,寬能隙半導體的碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)這兩種新材料,在功率技術對達到高效應用與節能降耗扮演關鍵作用,Merli解釋,碳化矽與氮化鎵成為備受矚目的新能源科技的原因在於,其相較普通矽材料具備更好的效能,擁有操作電壓高、開關速度快、耐高溫、導通電阻低、產生熱量少、耗散功率低、效能高…等優勢,且節能效果非常出色。

不過,碳化矽與氮化鎵有各自適用的應用領域,並與傳統的矽功率元件相輔相成。Merli指出,碳化矽與氮化鎵導體能夠滿足的需求略有不同,簡單來說就是帶來更強的功率。碳化矽能夠提升開關頻率,而氮化鎵消耗的電能更少,這項技術與現有的矽科技能形成互補,不過功能上也有些許重疊,今後將會不斷最佳化和完善。此外,碳化矽與氮化鎵也催生了一系列新的應用,例如以碳化矽和氮化鎵為主的全新電力技術能夠在整條電力轉換鏈的各個環節發揮作用;在汽車製造、工業應用等方面,碳化矽可為電動車牽引逆變器、充電樁、DC-DC轉換器等配套設備,帶來更長的行駛里程、車輛自重減輕的優勢;而氮化鎵在汽車領域也在獲得越來越多重視,包括在車輛充電系統的應用。

 

矽、碳化矽與氮化鎵的關係。

(來源:意法半導體)

 

Merli強調,在傳統的矽與新一代的碳化矽與氮化鎵功率元件的研發與製造上,意法半導體已投注許多心力,包括前期的研究、投資與進行購併取得更多相關技術、和台積電合作推出內測科技產品…等,在在都是為了讓意法半導體與使用者能夠獲得更高的能源利用效率,進而減少能源流失,達到節能的目標。未來,意法半導體除了持續強化現有的矽基與寬能隙半導體元件產品的規劃與技術研發,也已著手研發更新並最佳化功率技術,以期推出更多氮化鎵產品,以及改善碳化矽技術,進而為碳化矽技術增加新的特性。

 

 

 

 

 

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