電動車(EV)、5G和AI伺服器等技術持續發展，為電源需求帶來全新挑戰。意法半導體(ST)持續研發碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)技術，日前於ST Taiwan Tech Day展出相關產品，並揭示未來朝更高功率發展的布局規畫。
ST APeC區功率離散與類比子產品部行銷總監Daniel JEOUN表示，與傳統矽元件相比，寬能隙元件具有多項優勢。其中最重要的優勢之一是擊穿電壓高、開關性能快。相較於矽元件，寬能隙元件具有更高的效率和更小的尺寸。此外，碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)這兩種寬能隙材料也具備各自的優勢。
JEOUN說明，由於碳化矽具有更高的熱導率，能承受高電壓和大電流，適用於大功率和高電壓系統，因此獲得電動車市場率先採用。ST亞太區功率離散與類比產品部行銷和應用副總裁Francesco MUGGERI表示，為了幫助汽車產業製造商提升效能，ST目前已和美國、韓國和中國等車廠合作，同時也和其他業者合作實現材料創新。
市場對於碳化矽的需求並不止於新能源車，5G作為新世代通訊協定，除了帶來大頻寬高速傳輸體驗，其能源消耗也較4G提升約68%(圖1)。為此，ST推出3kW通訊整流器參考設計，其中包括SiC MOSFET功率元件，整個方案的峰值效率超過96.5%。
圖1 行動通訊能源需求逐代提升 (資料來源：Huawei；圖片來源：ST)
ST同樣針對伺服器推出類似方案，AI發展使得市場對AI伺服器的需求增加，為了幫助伺服器電源朝更高功率、更高密度的方向提升，ST正在研發以氮化鎵，在同樣尺寸實現5kW，甚至可能到6kW的高密度電源方案，目前已有相關工業樣品。
儘管氮化鎵市場尚未完成成熟，卻依舊是推動先進技術發展的潛在助力，ST正針對氮化鎵進行投資，未來可期待看到新方案支援創新應用需求。在碳化矽方面，MUGGERI表示，ST不斷提升相關技術，與法國Soitec在歐洲共同開發先進的碳化矽加工技術，並且正在開發具有隔離驅動器的閘極驅動器技術，以支援混合概念和更多的SiC應用。根據ST與其他公司合作的經驗，預計在不久的將來為亞洲客戶提供該項技術。