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GaN Systems CEO:GaN晶体管掀起电源转换市场新革命之全解读

Franklin Zhao?? 2016年02月29日 ?? 收藏4

为什么GaN Systems的GaN器件更好?看两大关键技术

然而,并非所有的GaN晶体管都是一样。得益于针对半导体裸片的岛技术和GaNPX封装技术这两个重要技术,GaN Systems的产品更胜一筹。那么这两个技术的独特之处在哪里?

GaN晶体管掀起电源转换市场新革命之全解读
图6:GaN Systems两大关键技术——岛技术和GaNPX封装技术解析

岛技术对传统的指技术 传统的晶体管结构是指状的,栅源漏极在中间,栅极不断地开和关。“我们一开始也是采用这种技术,但后来转向了岛技术,因为我们发现采用岛技术可以使裸片做得更小。”Witham先生介绍说,“如果每个手指上有1A,总的就是4A(图6),这就需要处理更大的电流,裸片就会更大,浪费空间。而如果采用岛技术,每个岛都是独立的,每个上面是1A电流。我们从上面用铜线将电流引出,这样就可以将每个岛做得很紧密。这对于大电流来说很重要,大电流针对的是工业和汽车应用。因为每个岛(比如100个岛)是独立的,通过测试,如果某个岛有缺陷,我们可以不连接这个岛而仍然使用该器件上其余的99个岛,因此可以获得高良率。而如果一个手指有缺陷,整个器件就报废了。”

GaNPX封装对传统的PQFN封装 传统的PQFN封装连接裸片采用引线键合,而如果要做到高开关速度,有两个事情非常关键:一是低电感系数,采用引线不好;二是高热导率,采用引线也不好。“因此,我们在封装内采用很多的铜来连接。而铜有很低的电感系数和很高的热导率,因此采用这种封装能够锦上添花。”Witham先生说。

GaN Systems拥有完整的GaN产品组合,是唯一一家提供650V和100V GaN产品的公司——增强型模式(E-HEMT),电流范围从7A到250A。

“硅基GaN非常重要,因为成本更低。GaN Systems将产品设计成常断型是为了安全考虑——GaN/SiC共源共栅等常开型器件则不太讨人喜欢。”Witham先生透露。

使用硅器件的电源要使用风扇,这会产生噪声,而且会产生故障。而采用GaN器件则由于效率很高,而无需风扇。值得注意的是,低功率的时候,GaN和Si的特性相差不大(高功率的时候相差就越来越大),所以目前来说(十年后可能说不定),像电脑内部电源这种小功率的应用还是会选Si器件来设计。

在EV方面,丰田和GaN Systems合作设计了一个模块来运行电动车电机,用于在测试环境中持续验证其可靠性。储能系统(ESS)在美日韩等地很流行,它由太阳能电池连接到电网组成,居民可以反向供电盈利。由于有很多的电能传输,效率就非常重要。还有军用的电池组,由于需要携带,就需要做得很轻巧。

GaN Systems的很多员工都来自电源行业,该公司最初的创立者和芯片设计人员来自鼎鼎有名的Nortel公司(北电网络有限公司),他们也做GaN RF晶体管。渥太华政府实验室有个GaN半导体Fab,加上Nortel的背景,GaN Systems公司设置在渥太华。此外,GaN Systems也在台积电(TSMC)做芯片代工。

GaN Systems成立于2008年。而至今的这8年开发,即将改变150亿美元功率晶体管市场的未来。Witham先生谈道:“2014年是GaN晶体管产品的上市年,2015年是我们与客户一起设计之年,2016年是我们看到客户将产品带向市场之年。2016年对我们来说是个大事件。对于公司的成长来说,下一步将要讨论的是应用和工程,即你如何使用这种器件来从中获得最好的性能并利用该性能。”

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氮化镓晶体管? 半导体? 电源转换? 太阳能?

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