나렌: 첨단기술 분야의 울창한 장미

산업계에서는 신에너지 자동차의 인기가 빈번하게 높아지고 있는 가운데, 샤오미의 자동차 제조 정보 공개는 의심할 여지 없이 신에너지 자동차의 불씨에 기름을 더했다. 자본의 추가와 정책적 지원으로 신에너지차 기업의 시장가치가 급등했고, 신에너지차에 대한 논의도 활발하다. 미래 신에너지 자동차 전자제어 시스템의 CPU로서 3세대 반도체 실리콘카바이드(SiC) 소재를 기반으로 한 새로운 전력전자소자가 점차 사람들의 눈에 들어오고 있다.

최근 몇 년 동안 새로운 전력 전자 장치는 많은 혁신적인 분야에서 중요한 역할을 해왔습니다. 예를 들어, 2020년 중국이 제안한 새로운 인프라에서 각 산업의 발전에는 5G 기지국, UHV, 도시 간 고속철도 및 철도 운송, 신 에너지 차량 충전 파일, 빅 데이터 센터, 인공 지능 및 산업인터넷은 새로운 전력전자기기 기술의 지원과 불가분의 관계에 있습니다.

새로운 전력전자기기가 신에너지 건설에서 결정적인 역할을 하고 있지만, 국제시장 경쟁의 관점에서 볼 때 여전히 미국과 유럽이 세계 선두 위치에 있다. 업계 관계자들은 새로운 전력 전자 장치의 도입이 전력 전자 기술에 새로운 혁명을 가져오고, 세계의 에너지 전환에 영향을 미치며, 에너지 절약 및 환경 친화적인 사회를 만드는 데 중요한 역할을 할 것이라는 점에 동의합니다. 따라서 새로운 전력전자소자 기술의 연구 방향은 중국은 물론 세계의 경제, 사회 발전, 환경 보호에 큰 의미를 갖는다. Zhejiang University의 부연구원인 Ren Na는 탄화규소 반도체 재료를 기반으로 한 새로운 전력 전자 장치를 연구하고 있습니다.

직업 선택에 있어서 Ren Na는 자신만의 독특한 비전을 가지고 있습니다. 2006년 그녀는 당시 중국 국가전력망공사의 '철밥그릇' 전공이었던 전력 시스템과 자동화를 공부하기 위해 우한대학교 전기공학부에 입학했다. 2010년 학부 과정을 우수한 성적으로 졸업한 후 저장대학교 전기공학부에 추천되어 전력전자 전공으로 편입되었습니다.

왜 전공을 바꾸나요? Ren Na는 여기에 역사가 있다고 말했습니다.

저장대학교에 온 나씨는 뉴저지 주립대학교에서 종신 교수직을 맡은 후 2009년 미국에서 저장대학교로 돌아와 강의를 하던 성광(Sheng Kuang) 교수를 우연히 만났다. 미국에서 Sheng 교수는 해외의 관대한 대우를 포기하고 미국의 척박한 전력전자기기 및 전력반도체 산업에 헌신적으로 헌신했습니다. 오랫동안 실리콘 기반 및 실리콘 카바이드 전력 전자 장치, 패키징 및 응용 연구에 종사해 온 과학자로서 Sheng 교수는 당시 중국과 세계 선두 팀 간의 격차를 잘 알고 있었지만 여전히 헌신적이었습니다. 그가 모든 노력을 기울인 이유는 많은 핵심 기술이 일단 개발되면 제품이나 심지어 시대를 빠르게 전복시킬 수 있다는 것을 알았기 때문입니다.

새로운 전력전자소자의 연구현황과 향후 발전 비전에 대한 성 교수의 설명은 레나를 자극했다. 당시 탄화규소 전력 전자 장치는 국제적으로 연구 핫스팟이 되었지만, 이 연구 분야는 중국에서 막 시작된 ​​단계였습니다. Ren Na는 Sheng 교수의 지도 하에 국내 전력 전자 장치 및 전력 반도체 산업을 발전시키고 확장할 수 있다고 믿었습니다. . 낮은 출발점이 무서운 것이 아니라 낮은 경지가 무서운 것이라는 말이 있듯이. 업계의 중요하지만 기술적으로 낙후된 배경을 이해한 후 Ren Na는 실리콘 카바이드 전력 전자 장치의 연구 방향을 결정적으로 선택하고 Sheng 교수가 설립한 절강대학교 전력 전자 장치 연구소에 입사하여 중국 최초의 연구 개발 팀 중 하나가 되었습니다. 중국의 실리콘 카바이드 전력 전자 장치.

나레나의 선택이 매우 전향적이었다는 사실도 입증됐다. 오늘날 신에너지의 활발한 발전으로 인해 전력전자소자 기술의 중요성은 자명해지고 있습니다. 하지만 10년 전을 되돌아보면 그녀의 선택은 여전히 ​​매우 용기 있고 용기 있었다.

미국에 도착한 후에도 렌나는 한 순간도 감히 공부를 멈추지 않았다. 그녀는 당시 미국의 많은 기업이 전력 전자 장치 산업에 진출하기를 원했지만 기술적 한계가 높았기 때문에 실리콘 카바이드 전력 전자 장치 제품 기술을 공동 개발하기 위해 대학과 협력해야 한다는 것을 발견했습니다. 이는 렌나에게 자신의 능력을 발휘할 기회를 주었다. 박사후 과정 기간 동안 그녀는 두 개의 대규모 산학 협력 프로젝트를 이끌었습니다. “이 프로젝트를 통해 실험실의 과학적 연구 결과를 기업 제품에 적용하여 산업화를 달성하는 방법을 이해할 수 있었고, 또한 과학 연구와 산업화 사이의 격차를 해소하는 방법을 이해할 수 있게 되어 실리콘 분야에서 계속 일할 수 있게 되었습니다.

무명부터 성숙까지, Ren Na는 다음을 포함한 탄화 규소 (SiC) 전력 전자 장치 관련 연구에 전념해 왔습니다. SiC 다이오드 및 금속 산화물 반도체 전계 효과 그는 물리적 메커니즘, 구조 설계, 공정 기술, 칩 개발, 장치 테스트 및 고장 분석, 트랜지스터(MOSFET) 장치의 성능 및 신뢰성 최적화에 대한 연구를 수행했으며 일련의 성과를 거두었습니다. 연구 결과. 일례로 SCI 논문 23편을 비롯해 소자 분야 국제 유명 학술지 및 학회에 40편의 논문을 게재했고, 미국 특허 3건을 획득했으며, 2017년 전력전자학회(APEC) 우수보고서상 수상 등을 기록했다.

그 동안 Ren Na는 항상 모든 단계를 현실적인 방식으로 수행해 왔습니다. 박사 과정 동안 그녀의 지도 교수인 Sheng 교수는 우리나라 전력 전자 장치 분야의 유일한 "양쯔강 학자"이자 중국 국립 자연 과학 재단의 중국 우수 청소년 과학 기금 수상자로서 Ren Na에 대해 엄격한 요구 사항을 가지고 있었습니다. 그리고 조심스럽게 그녀를 키웠습니다. 따라서 Ren Na는 교사의 엄격한 학업 스타일과 명확한 논리적 사고를 물려 받았습니다.

박사후 과정 동안 Ren Na는 전력 전자 장치 학습관에서 ​​기술 연구를 계속 개선하고 국제 교류 및 협력을 심화하며 동종 업계의 네트워크 자원을 축적했습니다. 국내외에서 시간이 지나면서 Ren Na는 자신도 모르게 학술 연구의 최전선에 서게 되었습니다.

2019년 9월, 나렌은 중국으로 돌아와 저장대학교 전기공학부에서 가르쳤다. 2020년 3월 항저우 국제과학기술 첨단반도체연구소에 겸직했다. 저장대학교 혁신센터 그녀의 연구 작업에는 주로 다이오드 및 MOSFET 장치의 SiC 신뢰성 연구 및 장치 최적화 설계, 새로운 트렌치 SiC MOSFET 장치 기술, 초고전압 SiC 게이트 턴오프 사이리스터 장치 기술 등이 포함됩니다.

최근 선정된 절강대학교 과학기술혁신센터 청년 인재 우수 프로그램에서 Ren Na는 크게 두 가지 분야에서 어려움에 도전할 계획입니다. 하나는 기존 장치의 성능을 뛰어넘는 실리콘 카바이드 트렌치 게이트 MOSFET 기술입니다. 다른 하나는 사이리스터 장치를 끄는 초고전압 실리콘 카바이드 게이트의 개발입니다.

SiC 전력 전자 장치 산업에서 MOSFET 장치는 중저압 응용 분야에서 가장 시장 잠재력이 있는 스위칭 트랜지스터 유형입니다. 그러나 기존 평면 게이트 MOSFET 기술 경로는 특정 분야에서 큰 문제에 직면해 있습니다. -저항과 단위 면적이 전류를 전도하는 능력이 제한되는 문제. 이러한 성능 한계를 극복하고 전력 장치의 성능을 더욱 크게 향상시키는 방법은 실리콘 카바이드 MOSFET 장치 분야가 직면한 큰 과제입니다.

이 프로젝트에서 Ren Na는 최근 국제적으로 등장한 새로운 트렌치 게이트 MOSFET 장치 기술을 기반으로 트렌치 게이트 구조와 고급 트렌치 게이트 산화물 프로세스의 채널 이동성이 영향을 미치는 메커니즘을 탐구할 예정입니다. 기술, 칩 내 전계 분포 제어 메커니즘 및 방법 연구, 실리콘 카바이드 트렌치 식각, 게이트 산화막 성장, 전계 차폐 구조 형성을 위한 트렌치 충진 및 주입 등 핵심 공정 개발, 고성능, 고신뢰성 구현 실리콘 카바이드 트렌치 MOSFET 장치는 실리콘 카바이드 칩의 전도 전류 밀도를 크게 높이고 기존 장치의 성능 수준을 뛰어넘습니다.

도전이 매우 어렵지만, Ren Na는 수년간의 업계 몰입과 지식 축적을 통해 투지가 넘칩니다. 그녀는 “수년간 과학 연구를 진행하면서 시뮬레이션의 비수렴, 공정 기술 개발 실패, 기기 성능이 기대에 미치지 못하는 등의 어려움에 자주 부딪힌다. 그러나 문제에 직면하는 것이 문제 해결의 출발점이다. 문제에 부딪히는 것도 나쁘지 않습니다. 무서운 것은 올바른 방법을 고집하지 않는 것입니다. "저는 그것을 극복하기 위해 계속 노력할 것이며, 노력할 때마다 성공에 한 걸음 더 가까워질 것이라고 믿습니다." p>

Ren Na는 기존 소자 기술을 돌파하는 것 외에도 꺼질 수 있는 초고압 탄화규소 게이트 개발에도 도전할 예정이다. 오늘날 전력전자소자는 3세대, 즉 새로운 광대역 밴드갭 반도체 소재인 SiC와 GaN으로 대표되는 소자 기술로 발전했지만, 현재 전력 시스템 등 고전압, 고전력 애플리케이션에서는 여전히 전통적인 실리콘을 사용하고 있다고 설명했다. 시스템 효율성 향상과 소형화 및 경량화 목표 실현을 제한하는 고전력 장치 또는 모듈 기반. 고전압 및 고전력 시스템에 탄화 규소 게이트 턴 오프 사이리스터를 적용하면 장치 수를 줄이고 전력 손실을 줄이며 시스템 효율성을 향상시키고 냉각 장비를 줄이고 시스템 크기를 줄일 수 있습니다. 고전압 실리콘 카바이드 게이트 턴오프 사이리스터 수 사이리스터 차단 장치는 국가의 에너지 분야 발전에 큰 의미를 갖습니다.

그러나 초고전압 실리콘 카바이드 게이트 턴오프 사이리스터의 개발은 또한 많은 기술적 과제에 직면해 있습니다. 장치 내 캐리어 수명에 대한 실리콘 카바이드 재료 결함의 충격 메커니즘 및 억제 기술은 탄화 규소 재료 결함은 양극 장치의 성능을 저하시키고 장치의 신뢰성에 영향을 미칠 것입니다. 탄화 규소 게이트 턴오프 사이리스터의 물리적 이론과 장치 모델은 아직 미성숙합니다. 장치는 매우 복잡하고 기존 실리콘 장치와 다릅니다. 프로세스는 상당히 다르며 관련 프로세스 기술 및 프로세스 플랫폼의 독립적인 개발이 필요합니다. 탄화규소 게이트 턴오프 사이리스터 장치와 시스템 애플리케이션을 결합하려면 특수 게이트 드라이브 및 회로 토폴로지.

하지만 Ren Na는 미래에 전력 전자 장치의 개발이 확실히 더 작고, 더 가볍고, 더 빠르며, 더 효율적이고 더 안정적인 방향으로 나아갈 것임을 알고 있습니다. 따라서 탄화규소 전력전자소자 분야의 획기적인 연구 성과를 얻기 위해 총력을 다할 예정이다.

청소년 인재 우수 프로그램 외에도 Ren Na의 국립 자연 과학 재단 청소년 기금 및 델타 전력 전자 과학 및 교육 개발 기금 프로젝트도 가까운 시일 내에 동시에 진행될 예정입니다. 그녀는 일로 바쁘지만 "사람이 자신에 대한 요구 사항이 없으면 아무것도 성취할 수 없다"고 말했습니다.

앞으로 나씨는 자신의 노력으로 세계적 수준의 탄화규소 전력전자소자 기술을 개발하고, 에너지 분야에서 국가의 주요 전략 발전에 기여할 수 있기를 희망하고 있다. Ren Na는 "미래 인류 사회가 오늘날 우리가 갖고 있는 수많은 과학적 연구 결과로부터 더 많은 혜택을 받을 수 있기를 바랍니다. 이는 우리 과학 연구 활동의 궁극적인 목표이기도 합니다."라고 Ren Na는 말했습니다.