最近我們看到了變化,特別是最近在英國,政府現(xiàn)在發(fā)布了一項聚變戰(zhàn)略,表示他們希望將聚變能源商業(yè)化。他們還在制定監(jiān)管框架,這將為行業(yè)中的公司提供確定性。美國也有活動,他們正在推動公私合作。所以世界各地發(fā)生了各種各樣的事情。實際上,中國也對聚變很感興趣,日本也一樣。因此,在能源和氣候背景下,圍繞核聚變發(fā)生了很多事情。
今天我們將討論核聚變作為能源的前景。如果科學能夠弄清楚如何制造聚變發(fā)電機,那么聚變能源將成為世界所希望的一種強大而清潔的能源。但是經過半個世紀和數(shù)不清的數(shù)十億美元的研究之后,沒有人可以控制這個過程。包括不少核工程師在內的一些人得出結論,商業(yè)聚變是白日夢。然而,今年突然之間,這個話題又開始引起了很多關注。
對于許多與 EMC 有關的問題,最佳答案是“視情況而定”,因此可能并非所有情況都只有一個答案。我會嘗試在答案中包含我的假設。為了清楚起見,對問題進行了編輯。
LF 能源和索尼計算機科學實驗室?guī)讉€月前宣布了一個名為 Hyphae 的項目,這是一個微電網計劃,旨在實現(xiàn)可再生能源的點對點分配自動化。這樣做的目標是讓微電網更高效,使整個電網更加碳中和,只是為了留在頁面上,在關于能源的同一頁面上。但這是你的項目之一。你能告訴我你在規(guī)劃的其他項目是什么嗎?未來我們最有可能看到開源微電網部署在哪里?
我們現(xiàn)在討論能源,特別是能源在開源方面的未來。為了減緩和阻止氣候變化,我們必須將排放量減少到零。為此,我們需要徹底改變我們的能源系統(tǒng),只生產可持續(xù)和可再生能源。我們還需要可持續(xù)且更可靠的電網,能夠以最佳方式結合不同的可再生能源。
從 EPC 的角度來看,我們將通過我們的 GaN 器件推出全新一代技術。所以那將是一個令人興奮的發(fā)布。我們顯然也期待與我們在汽車行業(yè)以及最近真正起飛的太陽能行業(yè)的合作伙伴公司討論我們在 GaN 方面的所有新技術。因此,電源解決方案的設計人員面臨挑戰(zhàn),并且越來越多地轉向所謂的寬帶隙技術來克服硅的局限性。其中之一是 GaN,您非常了解它。所以正如你在一篇文章中所說,GaN技術有一個硅無法比擬的優(yōu)勢。這就是將功率器件與信號和數(shù)字器件集成的能力。那么你在哪里押注 GaN,為什么?
當我們展望未來 100 年的經濟和工業(yè)發(fā)展方向時,電力電子將成為未來的關鍵部分。如果你看看過去 100 年左右,我們的工業(yè)化是基于化石燃料,無論是我們的家庭、工業(yè)、工作場所還是流動性,它們都基于碳基燃料:石油、天然氣煤……在過去 100 年中顯著的碳排放。
我們討論電源管理方面的下一個挑戰(zhàn),例如效率、熱管理和工程中重要的特性。那么最關鍵的是什么,你對市場有什么建議? 歸根結底,實際上一切都與效率有關,不是嗎?正確的?無論您是在談論設備本身的效率,還是正在充電的設備,您提出的所有這些問題、熱管理、密度,所有這些都真正下降,無法實現(xiàn)或無法改進更高的效率。我相信,我讀過美國家庭平均擁有大約 25 臺聯(lián)網設備。所以這些是設備,每一個都需要充電,其中很多是每天充電,有些是永久充電。因此,僅在美國,更不用說歐洲、中國等地的數(shù)億家庭,這就是一個巨大的負擔。所以它真的需要被驅動,對嗎?它需要在效率方面得到全方位的推動。
垂直結構通常被認為有利于高電壓、高功率器件,因為它便于電流擴散和熱管理,并允許在不增大芯片尺寸的情況下實現(xiàn)高電壓幾乎所有商用的MV/HV Si和SiC功率器件都是基于垂直結構此外,與GaN-on-Si外延相比,GaN-on-GaN同質外延層具有更低的位錯密度,(VON)是由GaN的大能帶隙引起的。先進的sbd是非??扇〉?,因為它們結合了肖特基樣正向特性(具有低VON)和pn樣反向特性(峰值電場從表面移到半導體中)。
垂直氮化鎵設備能夠達到更高的頻率和操作在更高的電壓,這應該導致新一代更有效的電力設備,現(xiàn)在的一些挑戰(zhàn),具體來說,你正在工作與橫向氮化鎵相比,有什么制造問題,問題降低成本?我想這很重要。所以,我們談論的是學術上的垂直氮化鎵,還是我們可以在市場上找到解決方案?
為什么我們需要垂直的氮化鎵?因此,由于輸出電容較小,應用中的開關損耗非常小,與橫向氮化鎵設備相比,保持這些通過均勻材料的最佳傳輸,而沒有額外的層定向到封裝,并將框架從設備的頂部和底部離開。
為可再生能源提供動力以創(chuàng)造更美好的明天,因此,不僅是 GaN 和 SiC 等寬帶隙半導體,還有圍繞電力電子、智能電網、微電網、宏觀電網、人工智能的多種技術,都將支持這種擴展。我們作為技術社區(qū)和工程師的責任是采取行動做某事,所以我們每個人都應該邁出第一步。因此,我們不僅對個人負責,而且對組織負責。那么阻礙零碳和低碳能源更廣泛部署的關鍵技術瓶頸是什么?你認為生產太陽能電池板等的所謂稀有材料的競爭?
道路運輸?shù)碾姎饣瘜τ趯崿F(xiàn)歐盟的脫碳和氣候變化目標至關重要。對碳化硅襯底的需求經歷了巨大的增長,法國絕緣體上硅 (SOI) 晶圓供應商 Soitec 開發(fā)了 SmartSiC 技術,以加速 SiC 在電動汽車中的采用。
固態(tài)開關和機電繼電器有助于通過電流管理所有設備的電源。盡管無處不在,但傳統(tǒng)的開關和繼電器仍存在主要缺點,包括能量損失、成本、重量、尺寸、性能和可靠性。這些固有限制影響了設計和部署下一代 5G 網絡以及一切電氣化的能力——快速過渡到電動汽車、可持續(xù)能源和更智能的電網。
到目前為止,我們已經涉足能源和電力市場數(shù)十年,我們的目標確實是為專注于電力轉換和儲能應用的客戶提供支持,例如交通運輸、可再生能源、重型工業(yè)機械。我們一直在全球范圍內這樣做。所以我想說大約十年前,我們看到對更高效的電源解決方案和高功率密度以及小尺寸的需求在增加。所以這就是為什么我們一直專注于寬帶半導體的早期階段。我指的是氮化鎵或 GaN 和碳化硅。這幫助我們走在了今天采用這些技術的前沿。