APEC Đài Loan hợp tác Silvaco triển khai công cụ mô phỏng TCAD — đẩy nhanh phát triển linh kiện silicon carbide cho xe điện và năng lượng tái tạo

Theo ChargedEVs, công ty phần mềm mô phỏng bán dẫn Silvaco vừa công bố quan hệ đối tác chiến lược với Advanced Power Electronics Corp. (APEC) — nhà phát triển linh kiện công suất silicon và silicon carbide (SiC) có trụ sở tại Đài Loan. Theo đó, APEC cam kết hợp tác dài hạn với Silvaco để triển khai bộ công cụ mô phỏng nhằm đẩy nhanh quá trình phát triển thế hệ linh kiện SiC mới, phục vụ các ứng dụng trong ngành ô tô, công nghiệp và năng lượng tái tạo.

Nội dung chính

Trong khuôn khổ hợp tác này, APEC sẽ triển khai ba nền tảng phần mềm cốt lõi của Silvaco:

• Victory Device — công cụ mô phỏng 2D chuyên dụng cho quá trình chế tạo và mô hình hóa linh kiện bán dẫn
• Gateway — nền tảng kết nối kết quả mô phỏng TCAD (Technology Computer-Aided Design) với các mô hình mạch điện
• SmartSpice — trình mô phỏng SPICE dùng cho đặc tính hóa linh kiện và thiết kế mạch

Ba nền tảng này hỗ trợ phương pháp Đồng tối ưu hóa Thiết kế — Công nghệ (Design Technology Co-Optimization — DTCO), cho phép các kỹ sư thử nghiệm song song các thông số vật lý linh kiện, tham số quy trình chế tạo cùng với hiệu suất mạch điện. Điều này giúp đạt được các mục tiêu ở cấp hệ thống mà không cần thực hiện các vòng chế tạo thử nghiệm tốn kém.

Lý do khiến công cụ mô phỏng trở nên đặc biệt quan trọng với linh kiện SiC nằm ở bản chất vật lý của vật liệu này. Silicon carbide hoạt động ở điện trường cao hơn và có vùng cấm (bandgap) rộng hơn đáng kể so với silicon truyền thống, khiến việc dự đoán bằng thực nghiệm trở nên rất khó khăn. Nhờ mô phỏng, các kỹ sư có thể tối ưu hóa điện trở dẫn (on-resistance), điện áp đánh thủng (breakdown voltage) và đặc tính chuyển mạch (switching behavior) trước khi đưa vào sản xuất thực tế.

Tiến sĩ CS Chang, Chủ tịch APEC, chia sẻ: "Các giải pháp của Silvaco là phần không thể thiếu trong quy trình thiết kế của chúng tôi", đồng thời nhấn mạnh rằng bộ công cụ này giúp kết nối liền mạch giữa giai đoạn phát triển quy trình chế tạo và thiết kế mạch điện.

Tại sao silicon carbide quan trọng với xe điện?

Các linh kiện SiC, đặc biệt là MOSFET SiC và diode rào Schottky (Schottky barrier diode), đang trở thành tiêu chuẩn trong bộ biến tần (inverter) xe điện hiệu suất cao và trạm sạc nhanh DC. So với linh kiện silicon truyền thống, SiC mang lại tổn hao chuyển mạch thấp hơn và khả năng hoạt động ở tần số cao hơn, từ đó giảm đáng kể kích thước và trọng lượng của hệ thống điện tử công suất.

Điều này có ý nghĩa thực tiễn rất lớn: bộ biến tần SiC giúp xe điện tăng phạm vi di chuyển trên mỗi lần sạc, đồng thời cho phép trạm sạc nhanh hoạt động hiệu quả hơn với công suất lớn hơn.

Ý nghĩa với thị trường Việt Nam

Thị trường xe điện Việt Nam đang phát triển nhanh chóng với sự dẫn dắt của VinFast và hệ thống trạm sạc ngày càng mở rộng trên toàn quốc. Sự phát triển của công nghệ SiC tại khu vực châu Á — Thái Bình Dương, đặc biệt từ các đối tác lớn như APEC tại Đài Loan, sẽ tác động trực tiếp đến chất lượng và giá thành linh kiện được sử dụng trong xe điện và hạ tầng sạc tại Việt Nam.

Khi linh kiện SiC ngày càng phổ biến và chi phí sản xuất giảm nhờ các công cụ mô phỏng tiên tiến như của Silvaco, người tiêu dùng Việt Nam có thể kỳ vọng:

• Xe điện có phạm vi hoạt động xa hơn nhờ bộ biến tần hiệu suất cao hơn
• Trạm sạc nhanh DC hoạt động ổn định hơn với công suất lớn, rút ngắn thời gian sạc
• Chi phí linh kiện giảm dần, góp phần kéo giá xe điện về mức phù hợp hơn với đại chúng

Tổng kết

Quan hệ đối tác giữa APEC và Silvaco là minh chứng cho xu hướng đẩy mạnh ứng dụng công cụ mô phỏng trong phát triển linh kiện bán dẫn thế hệ mới. Với vai trò then chốt của silicon carbide trong cả xe điện lẫn hạ tầng sạc, những bước tiến về công nghệ thiết kế chip tại châu Á sẽ tạo ra hiệu ứng lan tỏa tích cực đến toàn bộ hệ sinh thái xe điện toàn cầu — bao gồm cả thị trường Việt Nam đang trên đà bùng nổ.

Nguồn: ChargedEVs