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CASA发布《三相智能电表用氮化镓场效应晶体管通用技术规范》 2022-12-09 21:59
由深圳智芯微电子科技有限公司牵头制定，遵循CASAS标准制定流程，经过标准起草小组会议讨论、广泛征求意见、委员会草案投票等流程，团体标准T/CASAS 022—2022《三相智能电表用氮化镓场效应晶体管通用技术规范》于2022年12月9日正式面向产业发布。
深圳智芯积极对外合作，搭建工业芯片研发创新平台。充分利用深港合作区产学研优势，与南方科技大学、广州工业大学、西安电子科技大学、香港科技大学、香港城市大学、鹏城实验室等开展第三代半导体，模拟芯片等技术合作和成果转化。与南方科技大学深港微电子学院建立 “能源物联感知联合实验室”,与广东工业大学集成电路学院建立“智慧电源管理联合实验室”，积极参与合作区“湾区芯谷”计划，推动高校、科研机构合作和项目落地。
氮化镓具有宽禁带、高击穿电场、高电子饱和速率及抗辐射能力等一系列优点，在电网中的三相智能电表及小型线路终端有广阔的应用前景。随着电网业务需求的不断扩展，新一代三相智能电表及小型线路终端的正在推广使用，市场需求量巨大。相比传统三相智能电表及小型线路终端，新一代三相智能电表及小型线路终端内部的电源转换模组通过使用氮化镓材料开关器件替换传统的使用硅(Si)基材料开关器件，提高了电源转换效率，减少了电力消耗、降低了电源温度，获得了更好的稳定性，同时也在使用中节省更多的电力投入，在应用的场景中降低线损。目前，业内尚未针对在三相智能电表及小型线路终端使用氮化镓功率器件的标准。且因行业内各单位的测试仪器型号不同，抽样标准、测试条件、操作方法等条件也各有不同，使得产业内从业人员在使用氮化镓器件过程中，难以在较统一的条件下比较氮化镓性能。希望借此标准的制定，有效规范氮化镓器件在电网等工业领域的应用，推动氮化镓功率器件的产业化发展。
T/CASAS 022—2022《三相智能电表用氮化镓场效应晶体管通用技术规范》规定了应用于三相智能电表的氮化镓场效应晶体管的术语和定义、符号和缩略语、技术要求、试验方法、检测规则以及包装、运输及储存。适用于三相智能电表用关态源漏电压VDS额定值为900V、系统输出功率范围20W-100W、工作频率40kHz-500kHz的氮化镓场效应晶体管。小型线路终端等应用领域电源模块中的晶体管可参考使用。本标准下载地址：http://www.casa-china.cn/uploads/soft/221209/12_1110055891.pdf。
【主要起草单位】
深圳智芯微电子科技有限公司、深圳市国电科技通信有限公司、珠海镓未来科技有限公司、广州广电计量检测股份有限公公司、工业和信息化电子第五研究所、泰克科技（中国）有限公司、佛山市国星光电股份有限公司、东莞南方半导体科技有限公司、浙江大学、南方科技大学、厦门华联电子股份有限公司、北京第三代半导体产业技术创新战略联盟。
【主要起草人】
王祥、洪海敏、温雷、曾凡明、李汝冠、贺致远、孙川、马胜国、武占侠、顾才鑫、谢健兴、乔良、李胜、董泽政、汪青、郑智斌、高伟。
【公司介绍】
深圳智芯微电子科技有限公司（以下简称“深圳智芯”）成立于2020年5月28日，是北京智芯微电子科技有限公司全资子公司，挂牌 “工业芯片研究院”，注册资本5000万元，是国家电网公司在粤港澳大湾区设立的高端工业芯片科技创新企业，是智芯公司珠三角工业芯片生态产业链骨干支撑单位，以“铸造工业最强芯为使命”，致力于突破高端工业芯片关键技术，打造成为卓越的工业芯片创新企业。
2021年10月，深圳智芯《深港工业芯片研究院研发实验中心》作为首批入驻“深圳国资国企产业创新中心”项目完成签约，并于2022年5月完成正式办公入驻。“深圳国资国企产业创新中心”是河套深港科技创新合作区打造的又一个综合性科技创新载体，有助于向深圳的国资国企开发共享工业芯片研究院的研究能力，加深与深圳国资国企的合作深度。深圳智芯研发实验中心主要围绕芯片设计、芯片FT及可靠性测试、物联感知三大业务领域，重点开展工业芯片仿真设计、高性能芯片封装开发、高可靠性工业电源拓扑结构等研发，具备晶圆CP测试、芯片FT测试、器件可靠性测试等能力。
深圳智芯自成立以来，积极开展工业芯片领域布局，根据自身发展及行业业务需求，目前已在第三代半导体功率芯片、模拟芯片、通信芯片、传感芯片等4个方向开发出一系列的具有自主知识产权的产品。
在第三代半导体功率器件领域，针对工业场景高稳定性以及高效率的应用需求，提出采用GaN功率器件替代传统Si功率器件的产品研发策略。公司主打的开阳系列产品具备更高的耐压能力，研发团队基于多层场板结合栅极泄流电阻设计，通过采用与低压Si MOS Cascode级联的方式，使得开阳SCB110产品，具备1100V的额定耐压能力，其瞬态击穿电压可超过1500V，由其所制备的电源产品具备接地故障条件下连续4小时稳定工作的能力；此外，即使是应用于220V输入条件下的SCB102产品，其额定击穿电压为650V，但瞬态击穿电压达到1200V以上，高于目前常规器件产品800V的瞬态击穿电压水平。
目前，公司研发的第三代半导体产品主要为覆盖650-1100V额定电压等级的高可靠性GaN功率器件，主要应用于各类单、三相供电条件下的工业电源模组中。主要有：适用于220V输入、60～120W工业电源应用的650V耐压等级的SCB102产品，主要应用于电力交换机电源及无人机防御系统；适用于380V输入、5～20W工业电源的900V耐压等级的SCB109产品，主要应用于三相智能电表及小型线路终端；适用于380V输入、20～60W工业应用的1100V耐压等级的SCB110产品，主要应用于电网配网侧各类融合终端、能源控制器等装置中。
工业级GaN功率器件产品
基于开阳系列产品制备的工业电源模组，整体体积可缩小10%以上，使用寿命将从平均7.8年提高到10年以上，电力转换效率将由传统的70%提升至85%以上，该系列器件可广泛应用于各类低压配网侧终端、智能断路器、三相电表、物联表等电力行业设备。下一步，深圳智芯公司将针对工业电源应用，研制耐压等级达到1200V以上，更大功率应用的分立器件，并开发和驱动以及控制器集成的AC-DC电源芯片，推动能源电力由高碳向低碳转变，响应“双碳”目标对电力工业高效、节能以及低碳的要求，为工业电源领域的节能减排和双碳目标达成提供助力。
未来，深圳智芯将充分发挥深港科技创新合作区独特的区位优势、政策优势，联合各方，以创新研发、国际合作、生态协同等方式，重点开展第三代半导体功率器件、模拟、传感等芯片及AI算法研发，实现工业芯片设计及算法等关键技术突破，开展5G、通信仿真验证系统及第三代半导体测试验证测试环境建设，加速解决“卡脖子”关键技术问题，提升核心芯片技术的国产替代能力，逐步开展在电力物联网、智能制造、工业控制、轨道交通、汽车电子等领域的示范应用，为我国工业芯片国产替代和工业强国建设贡献积极力量。
