STMicroelectronics unveils new generation of silicon carbide power technology tailored for next-generation EV traction inverters
- Smaller, more efficient products to ramp-up in volumes through 2025 across 750V and 1200V classes, will bring the advantages of silicon carbide beyond premium models to mid-size and compact electric vehicles.
- ST plans to introduce multiple silicon carbide technology innovations through 2027, including a radical innovation.
Geneva, Switzerland, September 24, 2024 – STMicroelectronics (NYSE: STM), a global semiconductor leader serving customers across the spectrum of electronics applications, is introducing its fourth generation STPOWER silicon carbide (SiC) MOSFET technology. The Generation 4 technology brings new benchmarks in power efficiency, power density and robustness. While serving the needs of both the automotive and industrial markets, the new technology is particularly optimized for traction inverters, the key component of electric vehicle (EV) powertrains. The company plans to introduce further advanced SiC technology innovations through 2027 as a commitment to innovation.
"STMicroelectronics is committed to driving the future of electric mobility and industrial efficiency through our cutting-edge silicon carbide technology. We continue to advance SiC MOSFET technology with innovations in the device, advanced packages, and power modules," said Marco Cassis, President, Analog, Power & Discrete, MEMS and Sensors Group. "Together with our vertically integrated manufacturing strategy, we are delivering industry leading SiC technology performance and a resilient supply chain to meet the growing needs of our customers and contribute to a more sustainable future."
As the market leader in SiC power MOSFETs, ST is driving further innovation to exploit SiC's higher efficiency and greater power density compared to silicon devices. This latest generation of SiC devices is conceived to benefit future EV traction inverter platforms, with further advances in size and energy-saving potential. While the EV market continues to grow, challenges remain to achieve widespread adoption and car makers are looking to deliver more affordable electric cars. 800V EV bus drive systems based on SiC have enabled faster charging and reduced EV weight, allowing car makers to produce vehicles with longer driving ranges for premium models. ST's new SiC MOSFET devices, which will be made available in 750V and 1200V classes, will improve energy efficiency and performance of both 400V and 800V EV bus traction inverters, bringing the advantages of SiC to mid-size and compact EVs — key segments to help achieve mass market adoption. The new generation SiC technology is also suitable for a variety of high-power industrial applications, including solar inverters, energy storage solutions and datacenters, significantly improving energy efficiency for these growing applications.
Availability
ST has completed qualification of the 750V class of the fourth generation SiC technology platform and expects to complete qualification of the 1200V class in the first quarter of 2025. Commercial availability of devices with nominal voltage ratings of 750V and 1200V will follow, allowing designers to address applications operating from standard AC-line voltages up to high-voltage EV batteries and chargers.
Use cases
ST's Generation 4 SiC MOSFETs provide higher efficiency, smaller components, reduced weight, and extended driving range compared to silicon-based solutions. These benefits are critical for achieving widespread adoption of EVs and leading EV manufacturers are engaged with ST to introduce the Generation 4 SiC technology into their vehicles, enhancing performance and energy efficiency. While the primary application is EV traction inverters, ST's Generation 4 SiC MOSFETs are also suitable for use in high-power industrial motor drives, benefiting from the devices' improved switching performance and robustness. This results in more efficient and reliable motor control, reducing energy consumption and operational costs in industrial settings. In renewable energy applications, the Generation 4 SiC MOSFETs enhance the efficiency of solar inverters and energy storage systems, contributing to more sustainable and cost-effective energy solutions. Additionally, these SiC MOSFETs can be utilized in power supply units for server datacenters for AI, where their high efficiency and compact size are crucial for the significant power demands and thermal management challenges.
Roadmap
To accelerate the development of SiC power devices through its vertically integrated manufacturing strategy, ST is developing multiple SiC technology innovations in parallel to advance power device technologies over the next three years. The fifth generation of ST SiC power devices will feature an innovative high-power density technology based on planar structure. ST is at the same time developing a radical innovation that promises outstanding on-resistance RDS(on) value at high temperatures and further RDS(on) reduction, compared to existing SiC technologies.
ST will attend ICSCRM 2024, the annual scientific and industry conference exploring the newest achievements in SiC and other wide bandgap semiconductors. The event, from September 29 to October 04, 2024, in Raleigh, North Carolina will include ST technical presentations and an industrial keynote on 'High volume industrial environment for leading edge technologies in SiC'. Find out more here: ICSCRM 2024 - STMicroelectronics.
Technical Note to Editors
The fourth generation SiC MOSFETs from STMicroelectronics represent a significant leap forward in power conversion technology compared to previous generations. These devices are engineered to deliver superior performance and robustness, addressing the stringent demands of future EV traction inverters. The Generation 4 SiC MOSFETs feature a significantly lower on-resistance (RDS(on)) measured against prior generations, minimizing conduction losses, and enhancing overall system efficiency. They offer faster switching speeds, which translate to lower switching losses, crucial for high-frequency applications and enabling more compact and efficient power converters. The Generation 4 technology provides extra robustness in Dynamic Reverse Bias (DRB) conditions, exceeding the AQG324 automotive standard, ensuring reliable operation under harsh conditions.
With Generation 4 ST continues to deliver outstanding RDS(on) x die-area figure of merit to ensure high current-handling capability with minimal losses. The average die size of Generation 4 devices is 12-15% smaller than that of Generation 3, considering an RDS(on) at 25 degrees Celsius, allowing for more compact power converter designs, saving valuable space, and reducing system costs. The improved power density of these devices supports the development of more compact and efficient power converters and inverters, essential for both automotive and industrial applications. In addition, this is particularly beneficial for power supply units in server datacenters for AI, where space and efficiency are critical factors.
As an industry leader in this technology, ST has already supplied STPOWER SiC devices for more than five million passenger cars worldwide in a range of EV applications including traction inverter, OBC (onboard charger), DC-DC converter, EV charging station, and e-compressor application, significantly enhancing the performance, efficiency, and range of NEVs. ST's SiC strategy, as an integrated device manufacturer (IDM), ensures quality and security of supply to serve carmakers' strategies for electrification. With the recently announced fully vertically integrated SiC substrate manufacturing facility in Catania, expected to start production in 2026, ST is moving quickly to support the rapid market transition towards e-mobility and higher efficiency in industrial applications.
For further information about ST's SiC portfolio, please visit
About STMicroelectronics
At ST, we are over 50,000 creators and makers of semiconductor technologies mastering the semiconductor supply chain with state-of-the-art manufacturing facilities. An integrated device manufacturer, we work with more than 200,000 customers and thousands of partners to design and build products, solutions, and ecosystems that address their challenges and opportunities, and the need to support a more sustainable world. Our technologies enable smarter mobility, more efficient power and energy management, and the wide-scale deployment of cloud-connected autonomous things. We are committed to achieving our goal to become carbon neutral on scope 1 and 2 and partially scope 3 by 2027. Further information can be found at .
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- C3283C - Sep 24 2024 -- SiC Gen4_FINAL FOR PUBLICATION
STマイクロエレクトロニクスは、次世代evトラクションインバーター向けに特別に設計された新世代シリコンカーバイドパワーテクノロジーを発表しました。
- 2025年までに750Vクラスと1200Vクラスで大量生産される、より小型で効率の良い製品は、シリコンカーバイドの利点をプレミアムモデルからミドルサイズやコンパクトな電気自動車にももたらします。
- stは、2027年までに複数のシリコンカーバイドテクノロジー革新を導入する予定で、画期的な革新を含みます。
2024年9月24日、スイスのジュネーブ– グローバル半導体リーダーで、幅広い電子アプリケーションスペクトラムをカバーするお客様にサービスを提供するSTMicroelectronics(NYSE: STM)が、第4世代STPOWERシリコンカーバイド(SiC)MOSFEtテクノロジーを発表しています。第4世代技術は、電力効率、電力密度、頑丈さの新たな基準をもたらします。自動車および産業市場の両方のニーズを満たす一方で、新しい技術は特にトラクションインバーター、電気自動車(EV)パワートレインの主要コンポーネントに最適化されています。同社は、革新に対するコミットメントとして、2027年までにさらに先進的なSiCテクノロジー革新を導入する予定です。
「STMicroelectronicsは、最先端のシリコンカーバイドテクノロジーを通じて、電動モビリティと産業の効率化の未来を牽引することに取り組んでいます。デバイス、先進パッケージ、パワーモジュールでSiC MOSFEtテクノロジーを進化させ続けています」と、アナログ、パワー&ディスクリート、MEMSおよびセンサーグループのマーコ・カシス会長は述べています。 「自社の縦統合型製造戦略と共に、業界トップクラスのSiCテクノロジー性能と頑健なサプライチェーンを提供し、お客様の成長するニーズに応え、より持続可能な未来に貢献しています。」
SiCパワーMOSFETの市場リーダーであるSTは、シリコンデバイスと比較してSiCのより高い効率と大きなパワー密度を活用するためにさらなる革新を推進しています。この最新世代のSiCデバイスは、将来のevトラクションインバータープラットフォームでの利点を生むよう考案されており、サイズと省エネポテンシャルがさらに向上しています。ev市場が拡大し続ける一方で、普及が課題であり、車メーカーはより手頃な価格の電気自動車を提供しようとしています。SiCに基づく800V evバス駆動システムは、より高速な充電と車両重量の軽減を実現し、プレミアムモデル向けにより長い走行距離を持つ車両を製造する車メーカーに可能としています。750Vおよび1200Vクラスで提供されるSTの新しいSiC MOSFEtデバイスは、400Vおよび800V evバストラクションインバーターのエネルギー効率とパフォーマンスを向上させ、SiCの利点を中型およびコンパクトevにもたらし、大衆市場採用の支援に貢献しています。新世代のSiCテクノロジーは、太陽光インバーターやエネルギー貯蔵ソリューション、データセンターなど、さまざまな高電力産業アプリケーションにも適しており、これらの成長産業へのエネルギー効率の著しい向上に寄与しています。
入手可能な地域:
Stは、第四世代SiCテクノロジープラットフォームの750Vクラスの認証を完了し、2025年第1四半期に1200Vクラスの認証を完了する見込みです。750Vおよび1200Vの名目電圧評価を持つデバイスの商業的な入手可能性が続くことにより、設計者は標準AC電圧から高電圧evバッテリーおよび充電器までの動作するアプリケーションに対処できるようになります。
Use cases
STの第4世代SiC MOSFETは、シリコンベースのソリューションと比較して、より高い効率、より小型の部品、軽量化、および長い走行距離を提供しています。これらの利点はevの普及を達成するために重要であり、主要なevメーカーはSTと連携して車両に第4世代SiCテクノロジーを導入し、パフォーマンスとエネルギー効率を向上させています。主要なアプリケーションはevトラクションインバーターですが、STの第4世代SiC MOSFETは、高電力産業用モータードライブにも使用でき、デバイスのスイッチング性能と堅牢性が向上しているため、より効率的で信頼性の高いモーターコントロールが実現され、産業設定においてエネルギー消費量と運用コストが削減されます。再生可能エネルギーアプリケーションでは、第4世代SiC MOSFETは太陽光インバーターやエネルギー貯蔵システムの効率を向上させ、持続可能で費用対効果の高いエネルギーソリューションに貢献します。さらに、これらのSiC MOSFETは、AI向けのサーバーデータセンターの電源ユニットにも利用でき、高い効率とコンパクトサイズは、大きな電力需要と熱管理の課題にとって重要です。
ロードマップ
stは、縦統合型製造戦略を通じてSiCパワーデバイスの開発を加速するため、次の3年間でパワーデバイス技術を先進させるために複数のSiCテクノロジー革新を並行して開発しています。STの第5世代SiCパワーデバイスは、平面構造に基づいた革新的な高電力密度技術を特長としています。STは同時に、既存のSiCテクノロジーと比較して、高温での優れたオン抵抗RDS(on)値とさらなるRDS(on)削減を約束する画期的な革新を開発しています。
STは、2024年9月29日から10月4日まで、ノースカロライナ州ローリーで開催されるSiCやその他の広いバンドギャップ半導体の最新の成果を探求する年次科学および産業会議であるICSCRm 2024に参加します。このイベントには、STによる技術プレゼンテーションと、SiCにおける先端技術のための高出力産業環境に関する工業的な基調講演が含まれます。詳細はこちらをご覧ください: ICSCRm 2024 - stマイクロエレクトロニクス.
編集者への技術的なメモ
STマイクロエレクトロニクスの第四世代SiC MOSFETは、従来の世代と比較して電力変換技術の大幅な進歩を表しています。これらのデバイスは、優れた性能と堅牢性を提供するよう設計されており、将来のEVトラクションインバータの厳しい要求に対応しています。第4世代のSiC MOSFETは、従来世代に対して明らかに低いオン抵抗(RDS(on))を持ち、導通損失を最小限に抑え、全体的なシステム効率を向上させています。これらは、スイッチングスピードが高速で、スイッチング損失が低下するため、高周波アプリケーションにおいて重要で、よりコンパクトで効率的な電力コンバータを可能にします。第4世代技術は、ダイナミックリバースバイアス(DRB)条件で追加の堅牢性を提供し、AQG324自動車基準を満たし、厳しい条件下での信頼性の高い動作を保証しています。
第4世代において、STは優れたRDS(on)×ダイ面積の性能指標を提供し、最小限の損失で高電流処理能力を確保しています。第4世代デバイスの平均ダイサイズは、第3世代のものより12〜15%小さくなっており、25℃でのRDS(on)を考慮すると、より小型の電力コンバータ設計が可能で、貴重なスペースを節約し、システムコストを削減します。これらのデバイスの向上された電力密度は、よりコンパクトで効率的な電力コンバータとインバータの開発をサポートし、自動車および産業用途の両方に不可欠です。さらに、これは、サーバーデータセンター内のAI用電源ユニットにとって特に有益であり、スペースと効率が重要な要素です。
この技術の業界リーダーとして、stはすでに世界中の500万台以上の乗用車向けにSTPOWER SiCデバイスを供給しており、EVトラクションインバータ、OBC(車載充電器)、DC-DCコンバータ、EV充電ステーション、およびEコンプレッサーアプリケーションを含む範囲のEVアプリケーションにおいて、性能、効率、および走行範囲を大幅に向上させています。stのSiC戦略は、統合デバイスメーカー(IDM)として、品質と供給のセキュリティを確保し、自動車メーカーの電動化戦略をサポートしています。カターニアにおいて完全な垂直統合型SiC基板製造施設を2026年に稼働する予定と発表し、stは急速な市場推移をeモビリティと産業用途におけるより高い効率への移行をサポートするために迅速に動いています。
STのSiCポートフォリオに関する詳細情報は、をご覧ください。
STMicroelectronicsについて
STでは、5万人以上の半導体技術のクリエイターおよびメーカーがおり、最先端の製造施設を駆使して半導体供給チェーンを mastering しています。 統合型デバイスメーカーとして、20万人以上の顧客と何千ものパートナーと協力して、彼らの課題と機会に対応し、より持続可能な世界を支援する必要性を踏まえて、製品、ソリューション、およびエコシステムを設計および構築しています。 当社のテクノロジーは、スマートなモビリティ、より効率的な電力およびエネルギー管理、およびクラウド接続の自律型ものの広範な展開を可能にしています。 2027年までにスコープ1および2での炭素中性化、一部のスコープ3の達成を目指しています。詳細情報は、でご確認ください。
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投資家関係:
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グループVP,投資家関係
電話:+41.22.929.58.12
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メディア関係:
Alexis Breton
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添付ファイル
- C3283C - 2024年9月24日 -- シリコンカーバイドGen4_FINAL 公開用