氮化鎵和碳化硅一樣，不斷地挑戰(zhàn)著硅基材料的物理極限，多用于電力電子、微波射頻領(lǐng)域，在電力電子的應(yīng)用中，氮化鎵的禁帶寬度是硅基材料的3倍，同時(shí)反向擊穿電壓是硅基材料的10倍，與同等電壓等級(jí)的硅基材料相比，氮化硅的導(dǎo)通電阻更低，電源開(kāi)關(guān)損耗也更低，電能的轉(zhuǎn)換效率也有所提升。在微波射頻領(lǐng)域，由于氮化鎵在電場(chǎng)下具有較高的電子速度，因此電流密度較高，加之氮化鎵又具有耐高壓的特性。因此，在微波射頻領(lǐng)域中使用氮化鎵對(duì)RF功率的輸出有著巨大的優(yōu)勢(shì)。

氮化鎵在消費(fèi)類電子領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)尤為突出，憑借著氮化鎵耐高壓、轉(zhuǎn)換率高、導(dǎo)通損耗小的特點(diǎn)迅速占領(lǐng)了消費(fèi)類電子的快充市場(chǎng)。今年10月，氮化鎵快充市場(chǎng)迎來(lái)了一位重磅玩家，蘋果發(fā)布了首款氮化鎵PD 140W的電源適配器，可見(jiàn)氮化鎵對(duì)快充的重要性。10月26日，據(jù)TrendForce預(yù)計(jì)，至2025年GaN 在整體快充領(lǐng)域的市場(chǎng)滲透率將達(dá)到 52%。

納微半導(dǎo)體

納微是一家專注于氮化鎵功率芯片開(kāi)發(fā)的企業(yè)，僅憑單一的品類迅速在氮化鎵功率器件領(lǐng)域迅速立足，打響了產(chǎn)品的知名度。納微用了7年時(shí)間，迅速將一個(gè)初創(chuàng)公司打造成了市值10億美元的上市企業(yè)。憑借其高性能的芯片，以及嚴(yán)格的產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量把控，截至今年11月，納微氮化鎵功率芯片出貨量已達(dá)3500萬(wàn)顆以上，產(chǎn)品失效率和不良率均為0，同時(shí)還占領(lǐng)了全球氮化鎵芯片市場(chǎng)30%以上的出貨量。

近日，納微發(fā)布了一款采用了GaNSense技術(shù)的氮化鎵功率芯片。本次發(fā)布的新品是將電路感知技術(shù)加入到氮化鎵功率芯片中，是業(yè)界內(nèi)首款集成了智能感知技術(shù)的氮化鎵功率芯片。通過(guò)傳感器與芯片的融合，讓電路的保護(hù)功能也朝著智能化發(fā)展，保證了系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

納微的GaNSense技術(shù)類似于汽車的BMS系統(tǒng)，就是對(duì)系統(tǒng)電流、溫度等數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、快速的實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)芯片通過(guò)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有潛在風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，芯片會(huì)快速進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，保護(hù)了芯片的同時(shí)還保護(hù)了外圍電路，避免對(duì)系統(tǒng)造成不可逆轉(zhuǎn)的損害，進(jìn)而降低了電路調(diào)試的成本，也保證了成品設(shè)備的使用安全性。值得一提的是通過(guò)納微的GaNSense技術(shù)，可以做到實(shí)時(shí)無(wú)損的電流感知，該技術(shù)目前正處于專利申請(qǐng)階段。

使用了GaNSense技術(shù)的氮化鎵芯片在功耗方面，系統(tǒng)能耗與早期產(chǎn)品相比，節(jié)能效果提升了10%。通過(guò)智能感應(yīng)技術(shù)，芯片能夠根據(jù)實(shí)際情況，自由切換工作模式與空閑模式，并降低空閑模式的待機(jī)功耗。

在系統(tǒng)保護(hù)方面，通過(guò)GaNSense技術(shù)，對(duì)電流、電壓檢測(cè)的速度提升了50%，且降低了50%的尖峰電流。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)30ns內(nèi)完成系統(tǒng)檢測(cè)和系統(tǒng)保護(hù)的操作，與傳統(tǒng)氮化鎵的保護(hù)響應(yīng)速度相比提升了6倍。

在產(chǎn)品方面，納微推出了多個(gè)基于新一代GaNSense技術(shù)不同型號(hào)的氮化鎵功率芯片，這些芯片內(nèi)部都集成了氮化鎵的驅(qū)動(dòng)器，簡(jiǎn)化了PCB的布局。產(chǎn)品的電壓等級(jí)主要集中在650V和800V，芯片的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻在120mΩ至450mΩ之間，較低的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻，降低了系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)損耗。納微新一代氮化鎵芯片提供了HFQR、ACF、PFC三種電路拓?fù)浞绞?，可滿足不同輸出功率應(yīng)用的需求，提升產(chǎn)品的覆蓋率。

鎵未來(lái)科技

鎵未來(lái)，是一家成立僅有一年的氮化鎵器件開(kāi)發(fā)企業(yè)，致力于為終端廠商提供30W至10kW氮化鎵解決方案。該公司的氮化鎵器件的特色，是在于將傳統(tǒng)硅基器件的易用性和氮化鎵高頻、高效、低損耗的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，從而提高產(chǎn)品的功率密度。

在消費(fèi)類電子方面，如今，PD3.1協(xié)議和Type-C標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)發(fā)布，消費(fèi)類電子的電源適配器輸出功率已經(jīng)提升至240W，作為新勢(shì)力的鎵未來(lái)也緊跟市場(chǎng)發(fā)展的動(dòng)向，發(fā)布并量產(chǎn)可應(yīng)用于輸出功率為240W電源適配器的氮化鎵功率器件G1N65R150xx系列，可實(shí)現(xiàn)最高95.9%轉(zhuǎn)換效率。

鎵未來(lái)G1N65R150xx系列功率器件，最大的亮點(diǎn)在于僅有150mΩ的開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通電阻的阻值對(duì)于開(kāi)關(guān)電源來(lái)說(shuō)意義重大，開(kāi)關(guān)導(dǎo)通阻值越大，系統(tǒng)損耗也越大，系統(tǒng)效率自然會(huì)有所降低。鎵未來(lái)150mΩ的氮化鎵功率器件，領(lǐng)先了業(yè)內(nèi)很多產(chǎn)品，大幅的降低了系統(tǒng)的導(dǎo)通損耗，從而提高電源的輸出功率。

為降低系統(tǒng)導(dǎo)通損耗，鎵未來(lái)通過(guò)獨(dú)有的工藝技術(shù)，為G1N65R150xx系列產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)電阻進(jìn)行了優(yōu)化，產(chǎn)品在25℃至150℃的溫升實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻變化僅提升了50%。避免了因長(zhǎng)時(shí)間處于運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)通電阻過(guò)高，系統(tǒng)導(dǎo)通損耗過(guò)大，系統(tǒng)效率降低的問(wèn)題。

由于該器件內(nèi)部并未集成驅(qū)動(dòng)器，所以，鎵未來(lái)在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)考慮到了驅(qū)動(dòng)芯片電壓兼容的問(wèn)題。目前，氮化鎵驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)電壓覆蓋范圍較寬，有幾伏至十多伏不等。鎵未來(lái)為提升產(chǎn)品與其他驅(qū)動(dòng)芯片的適配性，將柵極耐壓值調(diào)至20V，從而降低了驅(qū)動(dòng)芯片的使用的局限性。

結(jié)語(yǔ)

氮化鎵功率器件憑借高頻、高效等特性，在開(kāi)關(guān)電源行業(yè)備受追捧，也成為了消費(fèi)類電子電源行業(yè)主要的發(fā)展方向。如今，很多氮化鎵晶圓廠商也在不斷提高晶圓的制造良率，增設(shè)產(chǎn)線，在不久的未來(lái)，氮化鎵的價(jià)格很有可能會(huì)大幅下降，從而讓氮化鎵快充的價(jià)格更容易的被百姓所接受。

責(zé)任編輯：haq