50多年前的材料，如今在電源領(lǐng)域風(fēng)生水起

它就是氮化鎵，最早在60年代應(yīng)用于LED產(chǎn)品，近幾年在電源類產(chǎn)品打開市場(chǎng)。se9esmc

硅材料仍然是當(dāng)前電源產(chǎn)品的主流，氮化鎵定位在高功率、高電壓的場(chǎng)景，集中在600V至 3.3kv。中低壓集中在100-600V。氮化鎵還具有高頻無(wú)損耗開關(guān)的特性。se9esmc

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目前，市場(chǎng)上氮化鎵解決方案分為三種：se9esmc
1.分立式+外部驅(qū)動(dòng)器；se9esmc
2.多片集成，開關(guān)和驅(qū)動(dòng)雖然是不同的襯底，但是封裝在同一個(gè)殼子里；se9esmc
3.單片集成，氮化鎵的開關(guān)、驅(qū)動(dòng)、其他器件作為同襯底的一個(gè)解決方案。se9esmc

分立式方案是目前最成熟的一種解決方案，氮化鎵在多片集成與單片集成中體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。se9esmc

英飛凌提供覆蓋這三種形式的解決方案。se9esmc

英飛凌保持功率半導(dǎo)體的絕對(duì)領(lǐng)先

英飛凌大中華區(qū)副總裁電源管理及多元化市場(chǎng)事業(yè)部負(fù)責(zé)人潘大偉介紹，英飛凌電源管理與多元化市場(chǎng)事業(yè)部（PMM）專注于三大領(lǐng)域：能效、物聯(lián)網(wǎng)、快速的大數(shù)據(jù)。se9esmc

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英飛凌大中華區(qū)副總裁電源管理及多元化市場(chǎng)事業(yè)部負(fù)責(zé)人潘大偉se9esmc

在能效方面，有性能領(lǐng)先的MOSFET和數(shù)字電源IC、氮化鎵/碳化硅；在高速的大數(shù)據(jù)方面，通過(guò)LNA/開關(guān)、碳化硅/氮化鎵在基站實(shí)現(xiàn)出色的數(shù)據(jù)傳輸；在物聯(lián)網(wǎng)方面，有同類領(lǐng)先的傳感器和雷達(dá)。se9esmc

分立式功率MOSFEET 2017年整體市場(chǎng)份額是66.5億，英飛凌占了26.3%，保持絕對(duì)領(lǐng)先。se9esmc

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從PMM全球的營(yíng)業(yè)額來(lái)看，25%來(lái)自射頻和傳感器，75%來(lái)自電源。按區(qū)域，大中華區(qū)占比全球的57%。近來(lái)英飛凌投資300mm晶圓制造，穩(wěn)健擴(kuò)大產(chǎn)能。se9esmc

預(yù)計(jì)未來(lái)十年，基于氮化鎵的器件市場(chǎng)總值有望超過(guò)10億美元。其中電源類產(chǎn)品占整個(gè)市場(chǎng)比重約40%，汽車應(yīng)用起步晚成長(zhǎng)快，將是一大應(yīng)用領(lǐng)域。se9esmc

氮化鎵（GaN）解決方案的獨(dú)門武藝

CoolGaN 600 V增強(qiáng)型HEMTse9esmc

11月，英飛凌推出氮化鎵（GaN）解決方案CoolGaN 600 V增強(qiáng)型HEMT和氮化鎵開關(guān)管專用驅(qū)動(dòng)IC（GaN EiceDRIVER IC）。它們具備更高功率密度，可實(shí)現(xiàn)更加小巧、輕便的設(shè)計(jì)，從而降低系統(tǒng)總成本和運(yùn)行成本，以及減少資本支出。隨著CoolGaN 600 V增強(qiáng)型HEMT和GaN EiceDRIVER柵極驅(qū)動(dòng)IC的推出，目前，英飛凌是市場(chǎng)上唯一一家提供涵蓋硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等材料的全系列功率產(chǎn)品的公司。se9esmc

最新發(fā)布的CoolGaN 600 V增強(qiáng)型HEMT采用可靠的常閉概念，它經(jīng)專門優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)快速開通和關(guān)斷。它們可在開關(guān)模式電源（SMPS）中實(shí)現(xiàn)高能效和高功率密度，其優(yōu)值系數(shù)（FOM）在當(dāng)前市場(chǎng)上的所有600 V器件中首屈一指。CoolGaN開關(guān)的柵極電荷極低，且具有極少輸出電容，可在反向?qū)顟B(tài)下提供優(yōu)異的動(dòng)態(tài)性能，進(jìn)而大幅提高工作頻率，從而通過(guò)縮小被動(dòng)元器件的總體尺寸，提高功率密度。se9esmc

英飛凌科技奧地利股份有限公司電源管理與多元化事業(yè)部資深市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理鄧巍詳細(xì)分析這款最新的CoolGaN 600 V增強(qiáng)型HEMT。se9esmc

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英飛凌科技奧地利股份有限公司電源管理與多元化事業(yè)部資深市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理鄧巍se9esmc

P型氮化鎵電阻柵，柵極電壓超出正向電壓時(shí)空穴注入，如果不在柵極做任何的電壓動(dòng)作，它中間有一個(gè)二維電子器的層，電子在中間流動(dòng)。se9esmc

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英飛凌在技術(shù)細(xì)節(jié)和工藝上做了一些改動(dòng)，在柵極加了P-，做出了市場(chǎng)容易接受的常關(guān)型器件。se9esmc

氮化鎵有一個(gè)業(yè)界比較棘手的問(wèn)題叫做動(dòng)態(tài)RDS(ON)，解決問(wèn)題的關(guān)鍵在于就是把P-引入，動(dòng)態(tài)RDS(ON)有很多電子在開關(guān)的時(shí)候被漏級(jí)的電子陷在里面不流通，這樣會(huì)造成影響。把P-放入后，中和表面的電子，P型氮化鎵漏極接觸，避免電流崩潰。這個(gè)結(jié)構(gòu)只有英飛凌和松下可以用，這英飛凌工藝領(lǐng)先的表現(xiàn)。se9esmc

氮化鎵在高頻情況下能夠無(wú)損耗地進(jìn)行開關(guān)，引入貼片式封裝，進(jìn)深參數(shù)比較小，可以發(fā)揮最大效率。SMD封裝散熱性能更好，。英飛凌可以根據(jù)不同的客戶、不同的需求提供不同封裝的產(chǎn)品。se9esmc

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英飛凌CoolGaN 600 V增強(qiáng)型HEMT在功率因數(shù)校正（PFC）變流器里具有超高的能效（2.5 kW PFC能效 > 99.3％）。相同能效下的功率密度可達(dá)到160 W / in3（3.6 kW LLC能效 > 98％）。在諧振拓?fù)渲?，CoolGaN線性輸出電容可將死區(qū)時(shí)間縮短至八分之一到十分之一。se9esmc

氮化鎵開關(guān)管專用驅(qū)動(dòng)IC（GaN EiceDRIVER IC）se9esmc

不同于傳統(tǒng)功率MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)IC，這個(gè)針對(duì)英飛凌CoolGaN量身定制的柵極驅(qū)動(dòng)IC可提供負(fù)輸出電壓，以快速關(guān)斷氮化鎵開關(guān)。se9esmc

鄧巍解析，英飛凌氮化鎵產(chǎn)品的等效電路的柵極是一個(gè)阻性的柵極，有一個(gè)二極管進(jìn)行自鉗斷式阻性柵極：阻性柵極內(nèi)部將VGS鉗位到安全范圍。高柵極電流可實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)通；穩(wěn)健的柵極驅(qū)動(dòng)拓?fù)?。這個(gè)結(jié)構(gòu)只有英飛凌和松下能夠擁有。這個(gè)等效電路提供這些優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，可靠性也非常高，所以氮化鎵也會(huì)保證在業(yè)界最好的質(zhì)量。se9esmc

在開關(guān)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)的整個(gè)持續(xù)時(shí)間內(nèi)，GaN EiceDRIVER IC可以使柵極電壓穩(wěn)定保持為零。這可保護(hù)氮化鎵開關(guān)不受噪音導(dǎo)致誤接通的影響，哪怕是首脈沖，這對(duì)于SMPS實(shí)現(xiàn)強(qiáng)健運(yùn)行至關(guān)重要。se9esmc

氮化鎵柵極驅(qū)動(dòng)IC可實(shí)現(xiàn)恒定的GaN HEMT開關(guān)轉(zhuǎn)換速率，幾乎不受工作循環(huán)或開關(guān)速度影響。這可確保運(yùn)行穩(wěn)健性和很高能效，大大縮短研發(fā)周期。它集成了電隔離，可在硬開關(guān)和軟開關(guān)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)強(qiáng)健運(yùn)行。它還可在SMPS一次側(cè)和二次側(cè)之間提供保護(hù)，并可根據(jù)需要在功率級(jí)與邏輯級(jí)之間提供保護(hù)。se9esmc

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英飛凌具備CoolGaN 制造完整的供應(yīng)鏈。研發(fā)、質(zhì)量、前端、后端、倉(cāng)庫(kù)等分布在全球多個(gè)地方。英飛凌氮化鎵產(chǎn)品的高研發(fā)投入也使其從工藝層到封裝、測(cè)試等等都可以在英飛凌內(nèi)部完成，并促進(jìn)研發(fā)多片集成、單片集成等解決方案。se9esmc

采用CoolGaN設(shè)計(jì)更高效電源產(chǎn)品

Bel Power Solutions研發(fā)部電子設(shè)計(jì)助理經(jīng)理陳偉表示，Bel Power Solutions與英飛凌合作多年，在很多電源產(chǎn)品中都采用了英飛凌的功率半導(dǎo)體器件。通過(guò)采用英飛凌CoolGaN產(chǎn)品，Bel Power Solutions能夠?yàn)榭蛻籼峁└咝?、更高功率密度的電源產(chǎn)品。se9esmc
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Bel Power Solutions研發(fā)部電子設(shè)計(jì)助理經(jīng)理陳偉se9esmc

Bel Power Solutions采用英飛凌的CoolGaN設(shè)計(jì)了一款超高性能的ACDC電源，應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心。主要性能是輸入電壓是180-305Vac，它的輸出電壓是42-58V；輸出功率是6KW/125A；產(chǎn)品尺寸是107.5x440x41mm；峰值效率是 >97.5%，超越了80+效率認(rèn)證最高標(biāo)準(zhǔn)-鈦金效率的要求，在業(yè)界做到了非常高的效率；在10-100%負(fù)載段都保持>97%效率 ；功率密度: 50W/in3。通過(guò)應(yīng)用氮化鎵器件，讓整個(gè)電源的設(shè)計(jì)超高效率，在體積方面做到最好的優(yōu)化。se9esmc

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目前可在線購(gòu)買2.5kW全橋圖騰柱PFC評(píng)估板，基于英飛凌氮化鎵等功率器件的優(yōu)勢(shì)，將服務(wù)器電源以及電信整流器等關(guān)鍵應(yīng)用的系統(tǒng)效率提升至99%以上。 還可訂購(gòu)電信整流器3.6KW LLC，此外實(shí)驗(yàn)室評(píng)估板高頻（1MHz）板橋平臺(tái)即將面世。se9esmc