Inom RISE jobbar vi sedan över 20 år med forskning kring kiselkarbid och andra WBG-material. Till stöd har vi två stora laboratorier. Våra forskare har djup expertis inom området och du kan läsa både våra publikationer och jobba med oss i tillämpade utvecklingsprojekt.
Hur går vår forskning till?
RISE är ett institut som arbetar både med akademisk och tillämpad forskning. Inom halvledare och kraftelektronik har vi många vetenskapliga publikationer (se nedan), men även kunder som vi stöder i deras utvecklingsarbete. Våra kunder är både svenska och internationella, och ofta handlar utvecklingsprojekten om känsliga problem eller nya områden - vi stöttar tex i utvecklingen av nya typer av sensorer, processer och materialval.
Här kan du läsa om vårt erbjudande, våra tjänster och lab
Vad driver våra forskare?
Träffa vår världsberömda nestor inom kraftelektronik - Mietek Bakowski
Träffa en av de få som förstår hur kvantfysik kan implementeras i halvledarkomponenter - Qin Wang
Hur forskar man inom halvledare?
En enorm mängd forskning sker inom elektronik, kretsar, integrerade chip. Olika grupper internationellt har sina nischer, där RISE tar avstamp i sin infrastruktur/lab och studerar områden som WBG-material, kvanteffekter, fotonik, grafen men även MEMS-teknik och sensorer. En styrkeområde är vår långa bakgrund inom kraftelektronik och där studerar vi både material, processning och design av system. Ofta kommer kunder till oss med specifika frågor där vi jobbar med uppdrag av känslig karaktär, eller så jobbar vi i med industriparter i publikt finansierade projekt (EU, Vinnova mfl).
Vetenskapliga publikationer från RISE inom halvledare
Du kan läsa direkt i Diva-databasen om vilka områden vi utforskar eller kontakta oss så kan vi guida dig. Vi har närmare 200 publikationer och du studera dem här direkt i databasen:
Vad är kraftelektronik?
Kraftelektroniska enheter används för att bearbeta höga spänningar och strömmar - från hushållselektronik till rymdtillämpningar. Kraftelektronik blir allt viktigare för många aktörer inom bil- och elektrobilitetsfälten. Genom att använda nya material kan vi spara energi och hantera tuffare miljöer.
Snabbladdning kräver allt högre spänning, där vi går snabbt mot 800V och även 1200V vilket ställer helt nya krav. Många nya områden kommer att växa fram de närmaste åren.
Läs gärna mer om vår expertis inom kraftelektronik här.
Halvledare och wide band gap material
Halvledare med ett stort bandgap (WBG, Wide Band Gap) kan jämfört med kisel användas vid avsevärt högre temperaturer och högre elektrisk spänning samtidigt som de bibehåller funktionalitet. Kisel dominerar fortfarande när det gäller att bygga olika omvandlare för elektrisk energi - kiseltryristorer kan blockera över 10 000 volt, men utmanare så kiselkarbid och galliumnitrid vinner mark snabbt.
- SiC - Kiselkarbid är ett mycket hårt material med ett stort bandgap och egenskaper som lämpar sig för högeffektelektronik. Effekt-MOSFET:ar i kiselkarbid kan hantera höga effekter utan att brytas ned.
- GaN - Galliumnitrid) har också ett stort bandgap och lämpar sig för högeffektskomponenter. Materialet uppvisar även intressanta egenskaper när det gäller optoelektronik och högfrekvensapplikationer. GaN växer ofta på främmande substrat som kisel eller safir.
Rapport och analys från McKinsey om elfordonsmarknaden och Power Electronics
Den uppskattade ökningen för elfordonsmarknaden är 20 procent årligen fram till 2030, när försäljningen av xEV beräknas nå 64 miljoner - fyra gånger den uppskattade elbilsförsäljningsvolymen 2022. Att säkerställa att komponentförsörjningen för elfordon är tillräcklig för att möta denna snabba ökning i uppskattad efterfrågan är kritiskt, och försörjningen av kiselkarbid (SiC) förtjänar särskild uppmärksamhet. Vår analys visar att jämfört med deras kiselmotparter, ger SiC-metalloxid-halvledarfälteffekttransistorer (MOSFET) som används i elbilsdrivlinor (främst omvandlare, men också DC-DC-omvandlare och ombordladdare) högre switchtakt, termiskt motstånd och genombrytningsspänning. Dessa skillnader bidrar till högre effektivitet (längre räckvidd) och lägre totala systemkostnader (minskad batteridriftkapacitet och krav på termisk hantering) för drivlinan. Dessa fördelar förstärks vid de högre spänningarna som behövs för batterieldrivna fordon (BEV), vilka förväntas utgöra de flesta elfordon som produceras 2030.
För elfordon avgör typen av drivlina - BEV, hybridelbil (HEV), laddhybridbil (PHEV), 400 volt eller 800 volt - fördelarna och det relativa användandet av SiC. På grund av sina större effektivitetsbehov kommer 800-volts BEV-drivlinor sannolikt att använda SiC-baserade omvandlare. Enligt vår analys förväntas BEV stå för 75 procent av elfordonsproduktionen 2030 (upp från 50 procent 2022), medan HEV och PHEV kommer att utgöra de resterande 25 procenten. Vidare förväntar vi oss en marknadsgenomträngning på över 50 procent för 800-voltsdrivlinor 2030 (upp från mindre än 5 procent 2022). Följaktligen ser vi en betydande medvind för SiC-enheter under det kommande årtiondet. (McKinsey, oktober 2023)
