Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte están implementando un nuevo proceso de fabricación y diseño de chips para dispositivos de energía de carburo de silicio SiC, que se pueden usar para regular de manera más eficiente la energía en tecnologías que usan electrónica. El proceso, llamado PRESiCE,fue desarrollado con el apoyo del Instituto PowerAmerica financiado por el Departamento de Energía para facilitar que las empresas ingresen al mercado de SiC y desarrollen nuevos productos.
"PRESiCE permitirá que más compañías ingresen al mercado de SiC, ya que no tendrán que desarrollar inicialmente su propio diseño y proceso de fabricación para dispositivos de potencia, un esfuerzo de ingeniería costoso y que consume mucho tiempo", dice Jay Baliga, DistinguidoProfesor universitario de Ingeniería Eléctrica e Informática en NC State y autor principal de un artículo sobre PRESiCE que se presentará a finales de este mes. "Las empresas pueden utilizar la tecnología PRESiCE para desarrollar sus propios productos. Eso es bueno para las empresas, bueno para los consumidoresy bueno para la fabricación en los EE. UU. "
Los dispositivos de alimentación consisten en un diodo y un transistor, y se utilizan para regular el flujo de energía en dispositivos eléctricos. Durante décadas, la electrónica ha utilizado dispositivos de alimentación basados en silicio. Sin embargo, en los últimos años, algunas compañías han comenzado a utilizar dispositivos de alimentación de SiC, que tienen dos ventajas clave.
Primero, los dispositivos de alimentación de SiC son más eficientes, porque los transistores de SiC pierden menos energía. Los transistores de silicio convencionales pierden el 10 por ciento de su energía para desperdiciar calor. Los transistores de SiC pierden solo el 7 por ciento. Esto no solo es más eficiente, sino que significa que los diseñadores de productosnecesita hacer menos para abordar el enfriamiento de los dispositivos.
Segundo, los dispositivos SiC también pueden cambiar a una frecuencia más alta. Eso significa que la electrónica que incorpora dispositivos SiC puede tener condensadores e inductores más pequeños, lo que permite a los diseñadores crear productos electrónicos más pequeños y livianos.
Pero hay un problema.
Hasta este punto, las compañías que han desarrollado procesos de fabricación para crear dispositivos de alimentación de SiC han mantenido sus procesos patentados, lo que dificulta que otras compañías entren al campo. Esto ha limitado la participación de otras compañías y ha mantenido el costo deDispositivos SiC altos.
Los investigadores del estado de Carolina del Norte desarrollaron PRESiCE para abordar este cuello de botella, con el objetivo de reducir la barrera de entrada al campo para las empresas y aumentar la innovación.
El equipo de PRESiCE trabajó con una fundición con sede en Texas llamada X-Fab para implementar el proceso de fabricación y ahora lo ha calificado, lo que demuestra que tiene un alto rendimiento y una distribución estadística ajustada de las propiedades eléctricas de los dispositivos de alimentación de SiC necesarios para hacerlosatractivo para la industria.
"Si más empresas se involucran en la fabricación de dispositivos de alimentación de SiC, aumentará el volumen de producción en la fundición, reduciendo significativamente los costos", dice Baliga.
En este momento, los dispositivos SiC cuestan aproximadamente cinco veces más que los dispositivos de energía de silicio.
"Nuestro objetivo es reducirlo a 1,5 veces el costo de los dispositivos de silicio", dice Baliga. "Esperemos que eso comience el 'ciclo virtuoso': un menor costo conducirá a un mayor uso; un mayor uso conduce a un mayor volumen de producción;un mayor volumen de producción reduce aún más los costos, y así sucesivamente. Y los consumidores obtienen un producto mejor y más eficiente en energía ".
Los investigadores ya han licenciado el proceso PRESiCE y el diseño de chips para una compañía, y están en conversaciones con varias otras.
"Concebí el desarrollo de dispositivos de alimentación de semiconductores de banda ancha SiC en 1979 y he estado promoviendo la tecnología durante más de tres décadas", dice Baliga. "Ahora, me siento privilegiado de haber creado PRESiCE como la tecnología nacional para la fabricaciónDispositivos de alimentación de SiC para generar empleos bien remunerados en los EE. UU. Somos optimistas de que nuestra tecnología puede acelerar la comercialización de dispositivos de SiC y contribuir a un sector de fabricación competitivo aquí en los EE. UU. ", Dice Baliga.
El documento, "PRESICE: PRocess Engineered for manufacture SiC Electronic-devices", se presentará en la Conferencia Internacional sobre Carburo de Silicio y Materiales Relacionados, que se celebrará del 17 al 22 de septiembre en Washington, DC.W. Sung, ahora en el Instituto Politécnico de la Universidad Estatal de Nueva York; K. Han y J. Harmon, que son estudiantes de doctorado en NC State; y A. Tucker y S. Syed, que son estudiantes universitarios en NC State.
El trabajo fue respaldado por PowerAmerica, el instituto de innovación de fabricación financiado por el Departamento de Energía que se enfoca en impulsar la fabricación de electrónica de potencia basada en semiconductores de banda ancha.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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