美國阿肯色大學設計工作溫度超過350°C的SiC基集成電路

　　美國阿肯色大學研究人員已經(jīng)設計出可在溫度高于350°C (大約660°F)時工作的集成電路。該研究由美國國家科學基金(NSF)提供資助，研究成果可以提高用于電力電子設備、汽車和航空航天設備領域的處理器、驅動器、控制器和其他模擬與數(shù)字電路的功能，因為所有這些應用場合的電子設備都必須在高溫甚至經(jīng)常在極限溫度下運行。

　　阿肯色大學電子工程學院特聘教授Alan Mantooth說，“堅固性允許這些電路被放置在標準硅基電路部件無法工作的地方。我們設計了性能優(yōu)越的信號處理電路模塊、控制器和驅動器電路。”

　　美國生產(chǎn)的1/3電力到達最終用戶之前，都須通過某種功率電子轉換器傳輸或電機驅動。阿肯色大學團隊開發(fā)的電路可以在惡劣環(huán)境條件下緊密集成控制這些應用要求并提高用電效率，同時降低這些系統(tǒng)的總尺寸和復雜性。研究人員采用的碳化硅(SiC)可以承受很高電壓，是一種良好的熱導體，所以可以在高溫下工作，而不需要冷卻設備來散熱。

　　由Mantooth教授和計算機工程系教授Jia Di領導的團隊通過將SiC與寬溫度設計技術相結合實現(xiàn)了高性能。在電力電子技術和集成電路中，該研究被認為代表了許多基本模擬、數(shù)字和混合信號模塊的第一次實現(xiàn)，如使用互補式SiC技術的鎖相環(huán)(PLL)。鎖相環(huán)是產(chǎn)生一個輸出信號其相位與輸入信號相位相關的控制系統(tǒng)。這種功能在電路應用如信號同步、頻率合成以及調(diào)制解調(diào)中是至關重要的。

　　此研究是美國國家科學基金會“建立創(chuàng)新能力項目”的一部分，其目的是使大學與產(chǎn)業(yè)研究成為合作伙伴建立知識合作創(chuàng)新流程—從觀念到實際研究結果、原型和產(chǎn)品。這一創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)的基礎是阿肯色大學和兩個費耶特維爾技術公司—歐扎克集成電路公司(為極端環(huán)境條件下的遠程傳感和驅動開發(fā)集成電路)和阿肯色電力電子國際有限公司(APEI)(專門開發(fā)高性能電子設備，應用包括國防、航空航天和混合/電動汽車)。雷聲公司也是一個重要的合作伙伴。歐扎克集成電路公司正在使電路技術商業(yè)化。APEI公司重點在電力應用中使用SiC電路。

　　研究經(jīng)費授予給阿肯色電路設計中心(包括兩個實驗室，一個由Mantooth 負責，另一個由Jia Di負責)。它支持阿肯色大學國家可靠電力傳輸中心的任務，該中心作為聯(lián)邦政府智能電網(wǎng)和可再生能源技術研發(fā)重點的一部分而得到資助。該中心是研究電力系統(tǒng)的幾個大學研究中心之一，旨在促進美國電網(wǎng)更可靠和更有效。由于阿肯色大學先進的電力電子技術研究優(yōu)勢和碳化硅的長期研究，美國能源部自2005年開始資助該中心。Mantooth是中心執(zhí)行主任。