La strada verso un ecosistema di carburo di silicio (SiC)

La strada verso un ecosistema di carburo di silicio (SiC)

Anni fa, i progettisti si affidavano a semplici datasheet e alla loro formazione/conoscenza per selezionare e incorporare un componente in un progetto. Al giorno d’oggi, molte aziende produttrici di semiconduttori hanno riconosciuto la difficoltà per i progettisti di immettere sul mercato progetti complessi in tempi sempre più brevi e ora offrono un ecosistema completo di strumenti di supporto alla progettazione. A seconda della tecnologia coinvolta e del produttore, questi strumenti possono includere schede/kit di valutazione, modelli SPICE e strumenti di simulazione, progetti di riferimento, guide alla selezione, note applicative e altro materiale prezioso.

Naturalmente, le nuove tecnologie richiedono tempo per maturare e per espandere i loro ecosistemi di supporto. Molti continuano a considerare il carburo di silicio (SiC) come una tecnologia “nuova”, presumibilmente perché è ampiamente utilizzato in applicazioni di conversione ad alta potenza come le energie rinnovabili e i veicoli elettrici, e ritengono che l’ecosistema di supporto disponibile sia scarso, se non addirittura inesistente.

Portafoglio di prodotti SiC

Qualsiasi ecosistema inizia con il portafoglio di prodotti disponibili: molti pensano che per il SiC questo si limiti a una gamma limitata di MOSFET e diodi. Una rapida occhiata alla linea di prodotti EliteSiC di onsemi rivelerà oltre 120 diodi di vario tipo con tensioni di funzionamento fino a 1.700 V.

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A questi si aggiungono oltre 100 MOSFET SiC da 650 V, 900 V e 1.200 V e più di 30 moduli integrati di potenza (PIM) basati su MOSFET e diodi SiC di proprietà di Onsemi. La gamma viene completata da altri dispositivi, come gli importantissimi gate driver che garantiscono il corretto funzionamento e le massime prestazioni dei dispositivi SiC.

Prodotti onsemi EliteSiC
Figura 1: Prodotti onsemi EliteSiC

Progettazione e simulazione

Al giorno d’oggi è raro che venga sviluppato un qualsiasi tipo di hardware senza aver prima effettuato una simulazione al computer utilizzando modelli SPICE per ottenere una stima ragionevole di come si comporterà un circuito. A questo scopo, onsemi offre modelli SPICE fisici e scalabili per i suoi dispositivi SiC e il suo Elite Power Simulator, che fornisce risultati accurati con i dispositivi EliteSiC leader di mercato.

I modelli SPICE di onsemi fisici e scalabili sono supportati da tutte le principali piattaforme del settore, tra cui PSpice, LTspice, Simetrix, Spectre, ADS, SABER e Simplorer.
Come ulteriore supporto, onsemi ha sviluppato un generatore di modelli PLECS per la simulazione a livello di sistema. A differenza di molti modelli PLECS che sono adatti solo per le commutazioni di tipo hard, il generatore di modelli PLECS self-service di onsemi consente agli ingegneri di creare modelli PLECS personalizzati ad alta fedeltà.

Come scegliere il simulatore di potenza Elite e il generatore di modelli PLECS self-service
Figura 2: Come scegliere il simulatore di potenza Elite e il generatore di modelli PLECS self-service

Materiali e catena di approvvigionamento

La costruzione di dispositivi SiC può essere impegnativa, soprattutto per quanto riguarda il mantenimento di un controllo di processo sufficiente a evitare problemi di affidabilità. Questo può essere evitato solo attraverso un’ampia qualificazione dei wafer e dei prodotti e una buona comprensione delle dinamiche di guasto, combinata con tecniche efficaci di analisi dei guasti e un programma di azioni correttive.

Onsemi ha sviluppato una metodologia completa e trasversale per valutare i propri prodotti SiC prima del rilascio sul mercato, basata su una combinazione di una rigorosa metodologia di progettazione, un severo monitoraggio della produzione, un controllo della produzione, un’adeguata selezione e una solida qualificazione.
La catena di fornitura integrata verticalmente di onsemi offre diversi vantaggi, tra cui scalabilità, qualità superiore e controllo dei costi di produzione. Inoltre, un’ulteriore garanzia di qualità è fornita dalla scansione dei difetti, eseguita prima e dopo la crescita epitassiale. L’integrazione verticale contribuisce anche a garantire la rapida scalabilità dei volumi di produzione e l’ottimizzazione dei processi, grazie al rapido ritorno delle informazioni sullo stato in ogni fase della catena del valore.

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Redazione Fare Elettronica