電力電子新技術(shù)的發(fā)展已將工業(yè)市場(chǎng)引向其他資源以優(yōu)化能源效率。硅和鍺是當(dāng)今用于生產(chǎn)半導(dǎo)體的兩種主要材料。損耗和開(kāi)關(guān)速度方面的有限發(fā)展已將技術(shù)引向新的寬帶隙資源,例如碳化硅 (SiC)。
在夏威夷海岸,我們的系統(tǒng)顯然包含 Vicor 組件。我們將在海底運(yùn)行水下自動(dòng)駕駛汽車和多個(gè)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)。海上的可再生能源設(shè)備和波浪能設(shè)備從未做到這一點(diǎn)。所以這是開(kāi)創(chuàng)性的東西。這是其中令人興奮的部分。我的意思是,能夠?qū)⑿碌目稍偕Y源真正帶入主流商業(yè)市場(chǎng)、研究市場(chǎng)、國(guó)防和安全市場(chǎng),對(duì)我們所有人來(lái)說(shuō)都是令人興奮的。所以這很令人興奮,但它是新的。我們正在這里開(kāi)辟新天地。
我們提到了 Project Natick。微軟建造了一個(gè) 40 英尺長(zhǎng)的管子,并用 12 個(gè)機(jī)架裝載了總共 864 臺(tái)服務(wù)器,然后沉入了蘇格蘭附近的北海。電力來(lái)自附近的陸上風(fēng)電場(chǎng)。微軟報(bào)告稱,水下數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器的故障率是其陸上對(duì)照組的 1/8。該公司正在繼續(xù)開(kāi)展 Project Natick。
在可再生能源系統(tǒng)方面,公司最近試圖利用三種主要能源:太陽(yáng)、風(fēng)和海浪。太陽(yáng)能電池板現(xiàn)在幾乎無(wú)處不在。風(fēng)力渦輪機(jī)裝置在陸地和海上變得越來(lái)越普遍。然而,我們還沒(méi)有看到太多的是波浪能。不過(guò),新的能量浪潮可能是波浪能。 世界正在轉(zhuǎn)向可再生能源。不夠快——還沒(méi)有——但它正在發(fā)生。經(jīng)典的可再生能源是水電。如果到處建造巨大的水壩很容易逃脫,我們?cè)缇妥龅搅恕?/p>
作為一個(gè)謹(jǐn)慎的以模擬為中心的工程師,我一直很喜歡傳統(tǒng)的基于熱的保險(xiǎn)絲,并且由于它們的有源元件而對(duì)電子保險(xiǎn)絲(也寫為 e-fuses 或 eFuses)有些懷疑。畢竟,在可靠性方面,簡(jiǎn)單幾乎總是更好,而且沒(méi)有什么比熱熔斷器在功能上更簡(jiǎn)單的了。我并不是要從技術(shù)上貶低它們,因?yàn)樗鼈儗?shí)際上融合了先進(jìn)的材料科學(xué)和技術(shù);它們的功能很簡(jiǎn)單。
這就是嘗試所有這些不同事物的令人興奮的地方。因?yàn)槿绻渲幸恍┯行?,從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,這可能是一條更好的聚變能途徑。我們需要學(xué)習(xí)什么?每個(gè)人都面臨著一系列共同的挑戰(zhàn),并試圖弄清楚如何克服?我的意思是,你說(shuō)的是最重要的三個(gè)因素,但是要實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的聚變反應(yīng)或維持聚變反應(yīng),喂養(yǎng)它,是否有具體的挑戰(zhàn)?在這一點(diǎn)上,該行業(yè)仍需要克服哪些挑戰(zhàn)?
最近我們看到了變化,特別是最近在英國(guó),政府現(xiàn)在發(fā)布了一項(xiàng)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(guó)也有活動(dòng),他們正在推動(dòng)公私合作。所以世界各地發(fā)生了各種各樣的事情。實(shí)際上,中國(guó)也對(duì)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(xué)能夠弄清楚如何制造聚變發(fā)電機(jī),那么聚變能源將成為世界所希望的一種強(qiáng)大而清潔的能源。但是經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)和數(shù)不清的數(shù)十億美元的研究之后,沒(méi)有人可以控制這個(gè)過(guò)程。包括不少核工程師在內(nèi)的一些人得出結(jié)論,商業(yè)聚變是白日夢(mèng)。然而,今年突然之間,這個(gè)話題又開(kāi)始引起了很多關(guān)注。
對(duì)于許多與 EMC 有關(guān)的問(wèn)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(gè)答案。我會(huì)嘗試在答案中包含我的假設(shè)。為了清楚起見(jiàn),對(duì)問(wèn)題進(jìn)行了編輯。
LF 能源和索尼計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室?guī)讉€(gè)月前宣布了一個(gè)名為 Hyphae 的項(xiàng)目,這是一個(gè)微電網(wǎng)計(jì)劃,旨在實(shí)現(xiàn)可再生能源的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)分配自動(dòng)化。這樣做的目標(biāo)是讓微電網(wǎng)更高效,使整個(gè)電網(wǎng)更加碳中和,只是為了留在頁(yè)面上,在關(guān)于能源的同一頁(yè)面上。但這是你的項(xiàng)目之一。你能告訴我你在規(guī)劃的其他項(xiàng)目是什么嗎?未來(lái)我們最有可能看到開(kāi)源微電網(wǎng)部署在哪里?
我們現(xiàn)在討論能源,特別是能源在開(kāi)源方面的未來(lái)。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(chǎn)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(wǎng),能夠以最佳方式結(jié)合不同的可再生能源。
從 EPC 的角度來(lái)看,我們將通過(guò)我們的 GaN 器件推出全新一代技術(shù)。所以那將是一個(gè)令人興奮的發(fā)布。我們顯然也期待與我們?cè)谄囆袠I(yè)以及最近真正起飛的太陽(yáng)能行業(yè)的合作伙伴公司討論我們?cè)?GaN 方面的所有新技術(shù)。因此,電源解決方案的設(shè)計(jì)人員面臨挑戰(zhàn),并且越來(lái)越多地轉(zhuǎn)向所謂的寬帶隙技術(shù)來(lái)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(shuō),GaN技術(shù)有一個(gè)硅無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。這就是將功率器件與信號(hào)和數(shù)字器件集成的能力。那么你在哪里押注 GaN,為什么?
當(dāng)我們展望未來(lái) 100 年的經(jīng)濟(jì)和工業(yè)發(fā)展方向時(shí),電力電子將成為未來(lái)的關(guān)鍵部分。如果你看看過(guò)去 100 年左右,我們的工業(yè)化是基于化石燃料,無(wú)論是我們的家庭、工業(yè)、工作場(chǎng)所還是流動(dòng)性,它們都基于碳基燃料:石油、天然氣煤……在過(guò)去 100 年中顯著的碳排放。
我們討論電源管理方面的下一個(gè)挑戰(zhàn),例如效率、熱管理和工程中重要的特性。那么最關(guān)鍵的是什么,你對(duì)市場(chǎng)有什么建議? 歸根結(jié)底,實(shí)際上一切都與效率有關(guān),不是嗎?正確的?無(wú)論您是在談?wù)撛O(shè)備本身的效率,還是正在充電的設(shè)備,您提出的所有這些問(wèn)題、熱管理、密度,所有這些都真正下降,無(wú)法實(shí)現(xiàn)或無(wú)法改進(jìn)更高的效率。我相信,我讀過(guò)美國(guó)家庭平均擁有大約 25 臺(tái)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。所以這些是設(shè)備,每一個(gè)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(guó),更不用說(shuō)歐洲、中國(guó)等地的數(shù)億家庭,這就是一個(gè)巨大的負(fù)擔(dān)。所以它真的需要被驅(qū)動(dòng),對(duì)嗎?它需要在效率方面得到全方位的推動(dòng)。
垂直結(jié)構(gòu)通常被認(rèn)為有利于高電壓、高功率器件,因?yàn)樗阌陔娏鲾U(kuò)散和熱管理,并允許在不增大芯片尺寸的情況下實(shí)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(jié)構(gòu)此外,與GaN-on-Si外延相比,GaN-on-GaN同質(zhì)外延層具有更低的位錯(cuò)密度,(VON)是由GaN的大能帶隙引起的。先進(jìn)的sbd是非??扇〉模?yàn)樗鼈兘Y(jié)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(chǎng)從表面移到半導(dǎo)體中)。