美國阿肯色大學(xué)設計工作溫度超過(guò)350°C的SiC基集成電路

　　美國阿肯色大學(xué)研究人員已經(jīng)設計出可在溫度高于350°C (大約660°F)時(shí)工作的集成電路。該研究由美國國家科學(xué)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(chē)和航空航天設備領(lǐng)域的處理器、驅動(dòng)器、控制器和其他模擬與數字電路的功能，因為所有這些應用場(chǎng)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(xué)電子工程學(xué)院特聘教授A(yíng)lan Mantooth說(shuō)，“堅固性允許這些電路被放置在標準硅基電路部件無(wú)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(dòng)器電路。”

　　美國生產(chǎn)的1/3電力到達最終用戶(hù)之前，都須通過(guò)某種功率電子轉換器傳輸或電機驅動(dòng)。阿肯色大學(xué)團隊開(kāi)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(shí)降低這些系統的總尺寸和復雜性。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(lái)散熱。

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

　　此研究是美國國家科學(xué)基金會(huì )“建立創(chuàng )新能力項目”的一部分，其目的是使大學(xué)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(guān)念到實(shí)際研究結果、原型和產(chǎn)品。這一創(chuàng )新生態(tài)系統的基礎是阿肯色大學(xué)和兩個(gè)費耶特維爾技術(shù)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(dòng)開(kāi)發(fā)集成電路)和阿肯色電力電子國際有限公司(APEI)(專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)高性能電子設備，應用包括國防、航空航天和混合/電動(dòng)汽車(chē))。雷聲公司也是一個(gè)重要的合作伙伴。歐扎克集成電路公司正在使電路技術(shù)商業(yè)化。APEI公司重點(diǎn)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(gè)實(shí)驗室，一個(gè)由Mantooth 負責，另一個(gè)由Jia Di負責)。它支持阿肯色大學(xué)國家可靠電力傳輸中心的任務(wù)，該中心作為聯(lián)邦政府智能電網(wǎng)和可再生能源技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)的一部分而得到資助。該中心是研究電力系統的幾個(gè)大學(xué)研究中心之一，旨在促進(jìn)美國電網(wǎng)更可靠和更有效。由于阿肯色大學(xué)先進(jìn)的電力電子技術(shù)研究?jì)?yōu)勢和碳化硅的長(cháng)期研究，美國能源部自2005年開(kāi)始資助該中心。Mantooth是中心執行主任。