چگونه از اثر نقطه حرارتی ماژول های خورشیدی از طریق دیود جلوگیری کنیم؟

一، الزامات فنی اصلی برای دیودهای سفارشی در تجهیزات ارتباطی
تقاضای سفارشی برای دیودها در تجهیزات ارتباطی عمدتاً در سه سناریو اصلی منعکس می شود:
سناریوی فرکانس بالا: باند فرکانس موج میلی متری 5G (24 گیگاهرتز-100 گیگاهرتز) به زمان بازیابی معکوس دیود (trr) کمتر یا برابر با 7ns و ظرفیت اتصال (Cj) کمتر یا مساوی 0.1pF برای کاهش اتلاف سیگنال نیاز دارد. به عنوان مثال، پس از استفاده از تجهیزات 5G AAU هوآوی از دیودهای فرکانس بالا مبتنی بر GaN، تلفات در باند فرکانس 28 گیگاهرتز از 1.2 دسی بل به 0.3 دسی بل کاهش می یابد.
سناریوی مقاوم در برابر دمای بالا: چگالی توان ماژول برق سرور مرکز داده از 50 کیلو وات در کابینت فراتر می رود. دیودهای سنتی مبتنی بر سیلیکون{2}}در محیط‌های بالاتر از 125 درجه کاهش عملکرد شدیدی را تجربه می‌کنند، در حالی که دیودهای SiC می‌توانند در دمای بالای 200 درجه، با افزایش طول عمر 5 برابر برای هر 100 درجه افزایش دمای اتصال، به طور پایدار کار کنند.
سناریوی یکپارچه‌سازی بالا: ایستگاه پایه 5G ZTE از ماژول برق هوشمند (IPM) استفاده می‌کند که دیودها را با ماسفت‌ها و IGBT ادغام می‌کند و باعث کاهش 60 درصدی صدا، کاهش نرخ خرابی تا 80 درصد و افزایش چگالی توان به 500W/in³ می‌شود.
2، طرح فناوری تولید کننده هسته دیود سفارشی جهانی
1. تولیدکنندگان بین المللی: فناوری پیشرو اما زنجیره تامین محدود
اونسمی: با خرید Fairchild Semiconductor برای تقویت طرح آن در زمینه ارتباطات، دیودهای SiC Schottky آن در سیستم قدرت ماهواره ای SpaceX Starlink با مقاومت تشعشعی تا 100 کراد (Si) و عمر کاری بیش از 15 سال استفاده شده است. در سه ماهه اول سال 2025، نسبت درآمد در حوزه ارتباطی Ansome به 28٪ افزایش می یابد، عمدتاً به دلیل رشد ایستگاه های پایه 5G و سفارشات اینترنت ماهواره ای.
ROHM: در زمینه دیودهای فرکانس{0}بالا GaN، با زمان بازیابی معکوس تنها 3 ثانیه، جایگاه بالایی در فناوری را اشغال می‌کند، مناسب برای ماژول موج میلی‌متری 5G Apple iPhone 15. ROHM کل تولید ویفر، بسته‌بندی، و زنجیره آزمایش را از طریق یکپارچه‌سازی حالت عمودی به حالت سفارشی در هفته‌ها (IDM) کنترل می‌کند.
Infineon: سهم بازار دیودهای SiC درجه خودرو به 70٪ می رسد، با قیمت محصول 18-22 یوان در هر واحد. با این حال، از طریق همکاری با هوآوی و اریکسون برای توسعه دیودهای ویژه ایستگاه پایه 5G، به تدریج در بازار ارتباطات نفوذ می کند. نسل سوم دیود SiC آن 30 درصد از دست دادن هدایت را کاهش می دهد و گواهینامه AEC-Q101 را دریافت کرده است.
2. تولیدکنندگان داخلی: مزایای{1}}هزینه اثربخشی و خدمات محلی
فناوری Yangjie: به عنوان یکی از معدود تولیدکنندگان داخلی که حالت IDM را پیاده‌سازی می‌کند، ظرفیت تولید ویفر SiC 6 اینچی از 50000 قطعه در سال فراتر رفته است و هزینه آن 30٪ کمتر از غول‌های بین‌المللی است. در سه ماهه اول سال 2025، درآمد Yangjie Technology در زمینه ارتباطات نسبت به سال قبل 51.22٪- افزایش یافت که عمدتاً به دلیل موارد زیر است:
دیود با فرکانس بالا-5G: trr کمتر یا مساوی با 5 ثانیه، مناسب برای ایستگاه‌های پایه ZTE 5G.
دیود SiC درجه خودرو: دارای گواهی IATF 16949 و مورد استفاده در BYD در ماژول ارتباط خودرو.
Suzhou Gude: دارای بیش از 1500 نوع محصول دیود است که زمینه هایی مانند ارتباطات، خودرو، هوافضا و غیره را پوشش می دهد. خدمات سفارشی آن عبارتند از:
دیود اختصاصی ارتباط نوری: ارائه فتودیودهای پین برای ماژول های اپتیکال 400G/800G Huawei و ZTE با سرعت پاسخگویی 0.5 ثانیه.
دیودهای مقاوم در برابر تشعشعات ارتباطی ماهواره ای: با گواهی COTS+، بیش از 2 میلیون واحد برای ماهواره های "صورت فلکی GW" تحویل داده شده است.
فناوری Changjing: قبلاً به عنوان بخش تجهیزات گسسته Changdian Technology شناخته می شد که بر روی دیودهای سفارشی برای گریدهای مصرف کننده، صنعتی و خودرو تمرکز می کرد. نکات برجسته تکنولوژیکی آن عبارتند از:
دیود شاتکی با VF کم: VF همان محصول با مشخصات مشابه 25٪ کمتر از مدل های معمولی است، مناسب برای ماژول های برق روتر 5G شیائومی.
دیود TVS با دمای اتصال بالا: با حداکثر دمای عملیاتی 175 درجه، "سه تست بالا" سخت هواوی (دمای بالا، رطوبت بالا و لرزش بالا) را پشت سر گذاشته است.
3، مدل خدمات سفارشی و تجزیه و تحلیل مورد
1. ارتقاء از محصولات استاندارد به خدمات سفارشی
DOWOSEMI: «خدمات تولید انبوه تست انتخاب دستگاه طراحی راه حل EMC» را ارائه می دهد. به عنوان مثال، توسعه یک دیود با دمای پایین{1} که می‌تواند ۵۵- درجه را برای یک شرکت پهپاد خاص تحمل کند، با بهینه‌سازی مواد بسته‌بندی (با استفاده از رزین اپوکسی + ساختار کامپوزیت سرامیکی) و طراحی پین (افزایش ضخامت لایه آبکاری طلا)، قابلیت اطمینان محصول در محیط‌های بسیار سرد سه برابر بهبود یافته است.
Ropower: به عنوان یک توزیع کننده ترکیبی، ما به عنوان نماینده مارک هایی مانند Weimeng و NJRC عمل می کنیم و در عین حال خدمات سفارشی را نیز ارائه می دهیم. به عنوان مثال، توسعه دیودهای حفاظتی ESD با اندازه بسیار کوچک (1.0 میلی‌متر × 0.6 میلی‌متر) برای یک شرکت تحت شبکه، برآورده کردن الزامات چیدمان فشرده ماژول‌های NB IoT با استفاده از بسته‌بندی DFN0603 و طراحی با ظرفیت کم (Cj=0.3pF).
2. مورد معمول: پیشرفت سفارشی سازی دیودهای ارتباطی ماهواره ای
Leway Semiconductor: Developed TO Can packaged laser diodes for low orbit satellite communication needs, covering the full wavelength range of 2.5G/10G DFB, with high reliability (MTBF>500000 ساعت)، حساسیت بالا (-28dBm) و سازگاری (پشتیبانی از پروتکل های GPON/XGPON). این محصول در پروژه هایی مانند SpaceX Starlink و "GW Constellation" چین، با تحویل تجمعی بیش از 5 میلیون واحد استفاده شده است.
Jiejie Microelectronics: لوله های تخلیه با ظرفیت اتصال کم (TVS) برای ماهواره Beidou توسعه داده است. با بهینه سازی غلظت دوپینگ و ضخامت لایه غیرفعال، ظرفیت اتصال از 100pF به 10pF کاهش یافت، در حالی که ظرفیت مقاومت در برابر نوسانات 20 کیلو آمپر تحت شکل موج 8/20 میکروثانیه حفظ شد و الزامات ضد تخلیه ساکن (ESD) ماهواره را برآورده کرد.
4، روندهای آینده: نیمه هادی های نسل سوم و ادغام هوشمند
تکرار مواد: دیودهای SiC و GaN به تدریج جایگزین محصولات مبتنی بر سیلیکون خواهند شد. انتظار می رود که تا سال 2030، سهم بازار دیودهای SiC/GaN در زمینه ارتباطات از 15 درصد در سال 2025 به 35 درصد افزایش یابد، عمدتاً ناشی از:
5G-A/6G frequency band expansion: requires diodes with higher frequencies (>100 گیگاهرتز) و تلفات کمتر؛
ارتقای استانداردهای بهره وری انرژی برای مراکز داده: اتحادیه اروپا نیاز به مرکز داده PUE کمتر یا برابر با 1.2 تا سال 2030 دارد که استفاده از دیودهای SiC را برای کاهش مصرف انرژی مجبور می کند.
یکپارچه سازی هوشمند: دیود با حسگرها و MCU یکپارچه می شود تا یک ماژول برق هوشمند (IPM) را تشکیل دهد. به عنوان مثال، ماژول "دیود + سنسور دما + آی سی درایور" سه در یک ماژول که توسط هوآوی توسعه داده می شود، می تواند دمای کار را در زمان واقعی نظارت کند و پارامترها را به صورت پویا تنظیم کند، که انتظار می رود نرخ خرابی ماژول برق را تا 90٪ کاهش دهد.
پلتفرم سازی سفارشی سازی: تولیدکنندگان چرخه سفارشی سازی را از طریق ابزارهای دیجیتالی مانند پلتفرم های طراحی هوش مصنوعی کوتاه می کنند. Ansenmei پلت فرم "طراحی سریع" را راه اندازی کرده است که در آن کاربران پارامترهایی مانند ولتاژ، جریان و فرکانس را وارد می کنند و سیستم به طور خودکار راه حل های طراحی دیود را تولید می کند و چرخه سفارشی سازی را از 8 هفته به 2 هفته کاهش می دهد.