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ST開啟再生能源革命 攜手自然迎接能源挑戰
[作者 王岫晨]   2023年12月18日 星期一 瀏覽人次: [1798]

隨著全球能源需求於2030年預計將增長30%,同時碳排放量目標擴大至減少45%(控制全球暖化在攝氏1.5℃以內),再生能源正成為攸關人類未來的重要議題。回顧十年前,人們只顧擔憂石油、煤炭和天然氣等資源何時枯竭,但現在人們轉變思維,更注重人類在地球上的永續生存方式。



圖一
圖一

亞太區(不包含中國區)功率離散與類比子部門市場總監Daniel JEOUN指出,當下人們正在積極探索從太陽、風和海洋等資源中生產再生能源的方法。氫氣轉換為能源,海洋中的能量被開發,成為幫助我們在這個環保時代生存的不可或缺之力。這是當前時勢中不可忽視的關鍵議題。


太陽能電池板被視為發展再生能源的核心,每一個太陽能區塊都展示了光能轉換為實際應用的過程。首先,吸收並儲存電能於儲能系統(ESS)中,隨後透過光伏逆變器轉換為交流電。再度轉換為直流電,因為整體系統運作於直流體系。



圖二
圖二

傳統的矽元件解決方案可以實現平均82%的發電效率,看似令人滿意。然而,當功率擴大到千兆瓦時,透過新型寬能隙材料的使用,效率額外提升8%。這樣的進步雖小,但在兆瓦級別上則能產生顯著的節能效果,同時通過減少待機模式的浪費,實現對地球能源的巨大貢獻。這正是朝向更環保世界邁進的一大步。



圖三
圖三

接著,讓我們探討寬能隙裝置。雖然寬能隙材料存在已有一段時間,但由於技術限制和高昂的製造成本,導致未能實現產業化。然而,隨著技術創新和投資的不斷增加,意法半導體已經成功將其引入產業應用。



圖四
圖四

相較於傳統的矽元件,寬能隙元件具有多項優勢。其中最為重要的是高擊穿電壓和快速開關性能。相對於矽元件,寬能隙元件更具高效能和小尺寸的特點。碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)是兩種常見的寬能隙材料,各自擁有優勢。碳化矽擁有較高的熱導率,適用於大功率和高電壓系統,這也是電動汽車市場首選SiC的原因。寬能隙元件市場雖然尚未完全成熟,但在這方面,意法半導體正居於領先地位。



圖五
圖五

在SiC MOSFET領域,意法半導體的市佔率超過50%。每兩年推出新一代SiC技術,有助於不斷創新和引領市場。同時,對基板開發和晶圓加工進行的巨額投資,意在10年內將產能提升10倍。這樣的技術領先地位對客戶至關重要,因為他們需要滿足不斷擴展需求的新型號和產品。


而談到氮化鎵(GaN),這是相對較新的寬能隙材料。儘管氮化鎵市場在2021年僅有1億美元的規模,但分析師預估到2027年將增長20倍,為意法半導體提供極佳發展機會。公司積極進行氮化鎵的投資,並推動其在市場上的發展。



圖六
圖六

意法半導體擁有三類不同的氮化鎵產品,包括PowerGaN、MasterGaN和VIPerGaN。這些產品涵蓋高功率密度、驅動器配置以及系統級封裝,為客戶提供更多選擇,同時更易實現高效能且小型化的產品。



圖七
圖七

為了維持在工業領域的市場領先地位,意法半導體在亞太地區建立了以電力與能源、馬達控制和自動化為核心的創新技術中心。專業技術的發展讓公司能夠繼續引領市場,同時為客戶提供永續的創新支援。在這場再生能源革命中,意法半導體不僅提供技術,更是攜手大自然,共同應對全球能源挑戰。


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