電子行業在不斷發展，它受到與能源需求不斷增長相關的全球挑戰的推動，以提供越來越高效的流程和組件。使用可再生能源可以減少碳排放。所有這些都推動研究和材料科學尋找旨在優化設備的新解決方案。

綠色能源

大功率半導體是控制風力渦輪機和光伏電池等可再生能源的重要組件。能量轉換的所有階段都需要功率半導體：發電、傳輸和使用。盡管全球能源需求不斷增長，但最高效的半導體為減少二氧化碳排放做出了重要貢獻。

為了從各種能源中獲得最大效率，因此必須針對給定條件選擇正確的設備。 IGBT是高性能電源轉換電路 （HPPC） 中的重要組件。雖然功率 MOSFET 通常用于低壓應用，但 IGBT 則針對高壓應用進行了高度優化。提高操作效率和減少損失現在是使用這些設備的設計人員的主要關注點。

圖 1：英飛凌的 Hybridpack2 ［來源：英飛凌］

必須取得進展，使高壓 IGBT 器件能夠支持越來越多的應用領域目前所需的高頻水平，包括混合動力/電動汽車 （HEV）、太陽能基礎設施、UPS 單元（不間斷電源）和HEV充電站。更高頻率下的能效將顯著提高這些應用的性能，同時顯著降低開關損耗（圖 1）。

該項目

功率半導體對所有類型的能量轉換都有濃厚的興趣。未來三年，來自8個國家的43個合作伙伴將參與創新功率半導體的研發，從而幫助擴大半導體制造的競爭力。大學、研究機構、中小企業將參與這項由英飛凌科技協調的合作過程。

圖 2：Power2Power 合作伙伴 ［來源：英飛凌］

通過這些全球性的努力，可以實現大批量智能電力電子產品的生產，將市場轉向節能應用，以滿足歐盟的二氧化碳減排目標。

Power2Power 的目標將推動基于 Si 的高壓 IGBT 解決方案的技術前沿走向新的維度和更高的穩健性和可靠性。此外，它將解決影響電力系統的問題，提高能源效率，提高在汽車、工業和網絡中實施的功率密度（圖 2）。

IGBT 將 MOSFET 的隔離柵極技術與傳統雙極晶體管的輸出性能特性相結合。IGBT 的主要優點表現為低電壓降和更高的通態電流密度。因此，更小的芯片尺寸是可能的，并且可以降低成本。該器件具有較低的導通電阻和傳導損耗，并且能夠在高頻下無損壞地切換高電壓，因此非常適合驅動電感負載，例如線圈繞組、電磁體和直流電機。

圖3：IGBT市場［來源：公司網站、年報、白皮書、MRFR分析］

電動汽車需求的增加導致更多地采用 IGBT。因此，由于快速的開關速率和優化的功率損耗，全球 IGBT 市場在不久的將來應該會出現溫和增長。然而，目前的高溫損失正在阻礙市場增長（圖3）。

Power2Power 面臨的一些挑戰如下：

第一個基于 300 毫米晶圓的合格硅基 IGBT 技術超過 1700 伏

200°C的結溫，允許20%的更高功率密度

耐用性提高 50%

使用列車變流器時損失減少 10%

為了大幅減少 CO 2排放，高功率密度、堅固且緊湊的解決方案等關鍵元素正在成為高功率應用的趨勢。可靠性是電力電子項目中要考慮的主要方面之一。技術成熟、驅動器解決方案的改進和成本的大幅降低是有利于半導體技術傳播的主要原因。

Power2Power 將研究用于可持續減少碳消耗的下一代硅基電源解決方案。該項目的成本為 7500 萬歐元，其中很大一部分由歐盟提供。通過強有力的伙伴關系和創新投資，合作項目還將保證和創造高素質的就業機會。