Společnost Electrumlab na Královské technické škole (KTH) v Kista zahájila provoz výrobní linky pro polovodiče. S rostoucí elektrikací světa se očekává výrazný nárůst poptávky po těchto komponentech.
V současnosti se bez měničů napětí (inverterů) neobejde téměř nikdo. Tyto elektronické zařízení dokážou převádět stejnosměrný proud na střídavý a naopak, a také upravovat úrovně napětí.
Měniče nacházíme v domácí elektronice, nabíječkách baterií, elektrických automobilech a jejich nabíječkách, slunečních elektrárnách, větrných elektrárnách, v železničních lokomotivách a jako pohony pro průmyslové stroje. Dále se používají jako pohony ventilů a čerpadel v různých typech elektráren a v budoucnu se očekává jejich využití pro elektromagnety a čerpadla ve fúzních reaktorech. V energetických sítích slouží nejen k převodu napětí, ale také k usměrnění a výměně energie s podmořskými kabely pro export elektrické energie.
Pokud se elektricky poháněný náklaďák nabíjí víc než několika megawatty, je nezbytné mít polovodiče schopné řídit tok energie. K výrobě těchto komponent je zapotřebí nové výrobní linky, které umožní Evropě snížit závislost na Asii. EU si to uvědomila a projekt Chips Joint Undertaking vedl k zřízení čtyř linek v Evropě s celkovým rozpočtem 1,67 miliardy eur.
Na toto téma hovoříme s profesorem Mikalem Östlingem, který vede projekt v Electrumlab v Kista, spolu s technickým vedoucím profesorem Per-Erikem Hellströmem:
„Výrobní linka je první svého druhu ve Švédsku, která dokáže dodávat komponenty v megawattové třídě vyrobené z křemíku na 150 milimetrových waferch. Práce pokračuje rychle a KTH bude první, kdo dodá své komponenty v celé pilotní lince. Plánujeme dokončit procesní technologii na konci jara a doufáme, že do poloviny příštího roku dodáme komponenty na otevřený testovací trh pro akademii, výzkumné ústavy a průmysl.“
Výrobní linka a mezinárodní spolupráce
Výrobní linka KTH byla pojmenována „WBG Pilot Line pro kraftelektroniku“ (Wide Bandgap semiconductors). Rozpočet EU pro spolupráci s Finskem, Polskem, Rakouskem, Itálií, Francií a Německem je stanoven na přibližně 2 miliardy korun, přičemž Švédsko obdrží přibližně 150 milionů. Švédsko je v této oblasti daleko vpředu, s výrobními linkami na KTH, na Lundově univerzitě, na Švédské technické škole Chalmers a na univerzitě v Linköpingu, která spadá pod organizaci Myfab.
Linka KTH se zaměřuje na výrobu z křemíku, ale v jiných laboratořích se zkoumají i další, extrémnější materiály, jako jsou hliníkový nitrid, oxid gallia a diamant.
Význam velkého širokého zaklínění
Velké široké zaklínění (wide bandgap) znamená, že tranzistory dokážou zvládat velmi vysoké teploty, proudy, napětí a frekvence, které mohou dosahovat až 300 stupňů, několik set ampér a napětí 3-15 kilovoltů při spínacích frekvencích nad 10 kilohertz. To vše je důležité pro udržení účinnosti v megawattových aplikacích a snížení tepelných ztrát.
Vysoká účinnost SiC tranzistorů vychází z jejich možnosti být navrženy s velmi vysokým odporem, přičemž stále dokážou snášet vysoké napětí, což je důsledkem vlastností materiálů s velkým zaklíněním. Také mají vynikající tepelnou vodivost, což zjednodušuje chlazení a umožňuje stavbu kompaktnějších a efektivnějších měničů.
Budoucnost polovodičového průmyslu ve Švédsku
Málo lidí ví, že Švédsko je významnou zemí v oblasti výroby polovodičů, ale to by se mohlo brzy změnit. Švédsko má vynikající reputaci jako energetická země. Švédská společnost Kisab se dobře umisťuje ve výrobě kvalitních křemíkových waferů, konkurující Číně. Electrumlab se také podílí a dodává špičkové komponenty pro velmi vysoké výkony.
Na závěr je třeba zdůraznit, že s elektrifikací by se mělo brát v úvahu, že měniče napětí s novými, vysoce účinnými polovodiči s vynikající účinností jsou ekologicky šetrné a přínosné pro životní prostředí.
Další informace o technologii
Pro podrobnosti o polovodičích na KTH: odkaz.
Více o Electrumlab: odkaz.
Fakta o Electrumlab
- Čistý prostor o rozloze 1300 m²
- Asi 200 aktivních uživatelů, přibližně 10 různých firem
- Kvalitní certifikace podle ISO 9001 a 14001
- Modernizovaný park zařízení s nejnovějšími procesními technologiemi
- Financováno převážně KTH, výzkumnými projekty a Radou pro vědecký výzkum a prostřednictvím poplatků od průmyslu
Fakta o pilotní lince
- Typ tranzistorů: Přepínací tranzistory v megawattové třídě
- Napětí mezi 5 kV a 15 kV
- V současnosti přechází na procesní zařízení o průměru 150 mm
