氮化鎵技術(shù)因其在低功耗、小尺寸等特性設計上的獨特優(yōu)勢和成熟規?；纳a(chǎn)能力，近年來(lái)在功率器件市場(chǎng)大受歡迎。不久前，在EEVIA第五屆ICT技術(shù)趨勢論壇上，一家美國新創(chuàng )公司的GaN創(chuàng )新器件受到關(guān)注。富士通電子元器件高級市場(chǎng)經(jīng)理蔡振宇在“氮化鎵產(chǎn)品主要的應用場(chǎng)景和未來(lái)的趨勢”主題分享中，重點(diǎn)介紹了這家公司和其創(chuàng )新產(chǎn)品。
富士通電子元器件高級市場(chǎng)經(jīng)理蔡振宇分享主題“氮化鎵產(chǎn)品主要的應用場(chǎng)景和未來(lái)的趨勢”
最近一年多以來(lái)，一家在中國極少聽(tīng)到的品牌——美國Transphorm公司，以一種“穩秘模式”異軍突起，已成為電子能源轉換行業(yè)開(kāi)發(fā)與供應GaN解決方案業(yè)務(wù)的國際公認領(lǐng)導廠(chǎng)商。據悉，這家企業(yè)致力于設計、生產(chǎn)GaN（氮化鎵）功率轉換器和模塊，其產(chǎn)品應用于電源、功率適配器、馬達驅動(dòng)器、太陽(yáng)能轉換器以及電動(dòng)車(chē)輛等領(lǐng)域。從2007年成立到現在，獲得了包括谷歌、富士通、凱鵬華盈、考菲爾德及拜爾斯、索羅斯基金管理公司、量子戰略合作伙伴在內的眾多投資機構的青睞，是唯一一家通過(guò)美國JEDEC認證的氮化鎵產(chǎn)品。
蔡振宇表示，事實(shí)上，Transphorm已經(jīng)是GaN技術(shù)的行業(yè)不折不扣的‘老兵’了。Transphorm創(chuàng )始人與核心工程團隊在電源和GaN半導體方面，有超過(guò)20年的直接經(jīng)驗和領(lǐng)先地位。自1994年以來(lái)，Transphorm的團隊已經(jīng)率先推出了最早的GaN晶體管的開(kāi)發(fā)，幾經(jīng)合并后的團隊帶來(lái)了卓越的垂直整合經(jīng)驗，其中包括GaN材料和器件、制造與測試、可靠性和應用工程，以及制造和電力行業(yè)知識。
2014年2月，富士通將氮化鎵部門(mén)轉給了Transphorm公司，Transphorm所有晶圓產(chǎn)品由富士通生產(chǎn)。富士通代理Transphorm氮化鎵產(chǎn)品。目前，Transphorm擁有超過(guò)400項國際專(zhuān)利，全球雇員人數已經(jīng)超過(guò)120位。
Transphorm采用創(chuàng )新的Cascode結構的HEMT高壓產(chǎn)品，在氮化鎵功率表技術(shù)領(lǐng)域走的非常領(lǐng)先。從半導體的結構來(lái)看，HEMT氮化鎵產(chǎn)品跟普通MOSFET不一樣，電流是橫向流，它是在硅的襯底上面長(cháng)出氮化鎵，它是S極垂直往上的，上面是S極流到D極，與傳統的MOS管流動(dòng)不一樣。在200°C的結溫條件下，超過(guò)1000萬(wàn)小時(shí)的壽命。
Transphorm創(chuàng )新的Cascode結構
目前所有的產(chǎn)品在技術(shù)和研發(fā)上有兩個(gè)方向，一個(gè)是上電的管子是關(guān)著(zhù)的，還有一種是上電以后管子是打開(kāi)的?；旧锨懊娴漠a(chǎn)品是沒(méi)有辦法用的，因為一上電管子就關(guān)了。“有友商在第一個(gè)管子上面人為地做成Normally off（常關(guān)）。但隨著(zhù)時(shí)間的推移，原來(lái)5伏可以打開(kāi)，慢慢時(shí)間久了可能6伏才能打開(kāi)。”蔡振宇指出，“對這個(gè)問(wèn)題，Transphorm給出了解決辦法——通過(guò)增加一個(gè)低壓MOS管，這個(gè)結構就是前面提到的Cascode結構，用常開(kāi)的產(chǎn)品實(shí)現常閉產(chǎn)品一樣的性能。”
此結構的優(yōu)點(diǎn)首先是它的閾值非常穩定地設定在2V，即給5伏就可以完全打開(kāi)，一旦到0V會(huì )完全關(guān)閉。而且這個(gè)結構還帶來(lái)另一個(gè)優(yōu)勢：氮化鎵的驅動(dòng)和現在的硅基是兼容的，可以無(wú)縫地連接到氮化鎵的功率器件上，沒(méi)有必要改成新的結構。
市場(chǎng)上比較流行的產(chǎn)品正向導通所需的柵極電荷是44，而Transphorm是6.2，約七分之一；友商產(chǎn)品的QRR一般是5300，Transphorm是54，只約為其1%。
據悉，富士通今年會(huì )推出900V和1200V的產(chǎn)品，低壓方面會(huì )提供150V的產(chǎn)品。未來(lái)Transphorm還將推出代替Cascode的E-Mode創(chuàng )新結構技術(shù)，將會(huì )把當前結構中存在的不利因素解決掉，實(shí)現更卓越的功率器件性能。將提供更大功率的產(chǎn)品，從2014年推出第一顆TO240，電流從30、40，逐步往60、70、80的方向發(fā)展。
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