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英飞凌CoolGaN™氮化镓器件树立新电源转换标杆

2018-12-06 17:56 来源:英飞凌 编辑:Janet

现如今,网络基础设施与反导雷达等领域都要求使用高性能高功率密度的射频器件,这使得市场对于射频氮化镓(GaN)器件的需求不断升温。现在的无线基站里面,已经开始用氮化镓器件取代硅基射频器件。氮化镓受青睐主要是因为它是一种宽禁带材料(WBG),与硅等传统的半导体材料相比,它能够让器件在更高的电压、频率和温度下运行。有研究表明,未来十年,基于氮化镓器件的市场总值有望超过10亿美元。

作为一家全球领先的半导体公司,英飞凌于11月28日下午在深圳举行“2018年英飞凌CoolGaN™氮化镓媒体新品发布会”,推出全新氮化镓(GaN)解决方案CoolGaN™ 600V增强型HEMT和氮化镓开关管专用驱动IC(GaN EiceDRIVER™ IC)。英飞凌大中华区副总裁、电源管理及多元化市场事业部负责人潘大伟,英飞凌科技奥地利股份有限公司电源管理与多元化事业部资深市场营销经理邓巍,Bel Power Solutions研发部电子设计助理经理陈伟进行主题演讲。英飞凌管理多元化事业部负责大中华区电源管理技术总监陈志豪,英飞凌电源管理及多元化市场事业部亚太区开关电源高级营销经理陈清源,以及英飞凌科技奥地利股份有限公司电源管理与多元化事业部主任应用工程师张驰出席本次发布会。

英飞凌CoolGaN™氮化镓器件树立新电源转换标杆

英飞凌大中华区副总裁、电源管理及多元化市场事业部负责人潘大伟现场演讲

“英飞凌是一流的传感器与雷达技术领导者。英飞凌电源管理与多元化市场事业部PMM全球营业金额的25%在射频和传感器市场上。其中,PMM大中华区占据全球的57%”,英飞凌大中华区副总裁、电源管理及多元化市场事业部负责人潘大伟介绍说:“我们稳健地扩大用于功率半导体的300mm薄晶圆的制造产能。随着CoolGaN 600V增强型HEMT和GaN EiceDRIVER™ 栅极驱动IC的推出,目前,英飞凌是市场上唯一一家提供涵盖硅(Si)、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等材料的全系列功率产品的公司。”

CoolGaN™——功率半导体行业的下一个重头戏

CoolGaN™是英飞凌“氮化镓(GaN)增强模式高电子迁移率晶体管(E-HEMT )”产品系列。目标应用包括服务器、电信、无线充电、音频、适配器等。潘大伟先生表示,CoolGaN™非常适合高压下运行更高频率的开关,它将凭借更轻薄设计,功率密度扩展以及更强的散热能力,成为打开高效能源之门的钥匙。同时减小系统尺寸,简化控制,从而将整个系统的成本降低。英飞凌希望CoolGaN™成为客户使用GaN材料的首选。

此次发布会英飞凌推出的CoolGaN™ 600V增强型HEMT采用可靠的常闭式概念解决方案,是获得最长使用寿命的理想之选。它经专门优化,可实现快速开通和关断,可在开关模式电源(SMPS)中实现高能效和高功率密度,其优值系数(FOM)在当前市场上的所有600V器件中首屈一指。CoolGaN开关的栅极电荷极低,且具有极少输出电容,可在反向导通状态下提供优异的动态性能,从而使工作频率大幅提升,并且可通过缩小被动元器件的总体尺寸,提高功率密度。

英飞凌科技奥地利股份有限公司电源管理与多元化事业部资深市场营销经理邓巍为到场来宾介绍了更多英飞凌氮化镓的优势和其采用的技术细节。CoolGaN™ 600V增强型HEMT解决多个业内难题。作为一个常开型器件,将GaN器件设计成常闭型已很难被客户所应用和接受。所以,英飞凌在技术细节和工艺上做了一些改动,我们在栅极加了P-Gan,做出了一个市场比较容易理解的常关型器件。P型氮化镓漏极接触,避免电流崩溃。

英飞凌CoolGaN™氮化镓器件树立新电源转换标杆

英飞凌科技奥地利股份有限公司电源管理与多元化事业部资深市场营销经理邓巍

邓巍同时表示:“氮化镓有一个业界比较棘手的问题叫做动态RDS(ON),英飞凌也可以解决这个问题。解决问题的关键在于就是把P-Gan引入,动态RDS(ON)有很多电子在开关的时候被漏级的电子陷在里面不流通,这样会造成有影响。把P-放在这里之后,把表面的电子中和掉,这样可以从技术的根本来解决问题,这也是为什么英飞凌可以在工艺领域领先的原因。这个结构只有英飞凌和松下可以用。”英飞凌CoolGaN™ 600V增强型HEMT使用寿命远大于15年,具有保守的可靠性模型,零动态Rds(on),更稳健(损耗更小)的栅极理念,以及专门的资质认证方法,这些都使它成为业内最可靠的氮化镓HEMT。


同时,为了不抹杀氮化镓器件在高频情况下能够无损耗地进行开关的优势,邓巍表示,英飞凌引入了贴片式封装,贴片式封装的优势在于进深参数比较小,可以最大效率地发挥。英飞凌引入的都是SMD的封装,区别在于热性能不同,顶部散热的话,它的热性能更好,但体积更大。英飞凌可以根据不同的客户、不同的需求提供不同的产品给他们。英飞凌氮化镓产品的高研发投入使我们从工艺层到封装、测试等等都可以在英飞凌内部完成,在单片集成、多片集成等都有建树。

英飞凌CoolGaN™氮化镓器件树立新电源转换标杆

现阶段氮化镓技术发展非常快。从市场的分布来说,电源类产品大概占到整个市场的40%左右。虽然氮化镓技术在汽车应用上起步较晚,但它成长得非常快。相信未来,汽车关于氮化镓的应用潜力将会非常巨大。

高压氮化镓增强模式 HEMT由专用氮化镓驱动芯片驱动

英飞凌新推出的氮化镓开关管驱动芯片(GaN EiceDRIVER™ IC)是CoolGaN™增强型HEMT的完美搭档。GaN栅极驱动IC可实现恒定的GaN HEMT开关转换速率,几乎不受工作循环或开关速度影响,这可确保运行的稳健性和很高能效,大大缩短研发周期。

不同于传统功率MOSFET的栅极驱动IC,这个针对英飞凌CoolGaN™量身定制的栅极驱动IC可提供负输出电压,以快速关断氮化镓开关。在开关应处于关闭状态的整个持续时间内,GaN EiceDRIVER™ IC可以使栅极电压稳定保持为零。这可保护氮化镓开关不受噪音导致误接通的影响,哪怕是首脉冲,这对于SMPS实现强健运行至关重要。氮化镓栅极驱动IC可实现恒定的GaN HEMT开关转换速率,几乎不受工作循环或开关速度影响。这可确保运行稳健性和很高能效,大大缩短研发周期。同时它集成了电隔离,可在硬开关和软开关应用中实现强健运行。它还可在SMPS一次侧和二次侧之间提供保护,并可根据需要在功率级与逻辑级之间提供保护。

英飞凌CoolGaN™氮化镓器件树立新电源转换标杆

邓巍表示,英飞凌为客户提供完整的系统解决方案。因为英飞凌的定位不仅是一个器件提供商,而是一家系统解决方案提供商,从驱动器、开关到控制器……我们希望是客户真正的技术顾问。这也是我们有别于其他竞争对手的优势所在。目前,CoolGaN™ 600V+GaN EiceDRIVER™产品组合现已量产。

英飞凌CoolGaN™氮化镓器件树立新电源转换标杆

Bel Power Solutions研发部电子设计助理经理陈伟

CoolGaN™器件正以其超高能源效率和功率密度树立新的电源转换标杆。在一些应用中,氮化镓技术具有降低运营成本和资本支出、更高功率密度、减少系统成本等明显优势。Bel Power Solutions研发部电子设计助理经理陈伟介绍Bel Power Solutions成功设计的一款基于GaN的6KW AC-DC电源。其中使用了英飞凌8X8mm封装的IGLD60R070D1,这种贴片封装在效率,散热和空间优化方面提供了很好的平衡,从而提供更高效,高功率密度的电源产品。

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