成立于2014年的納微半導(dǎo)體，是一個比較年輕的公司，但它取得的成績是驚人的。以技術(shù)為基因的納微半導(dǎo)體，目前已拿到的專利數(shù)超過200件，還有100多件正在準(zhǔn)備申請中。納微半導(dǎo)體深耕在氮化鎵領(lǐng)域20多年，創(chuàng)造性地將氮化鎵器件與驅(qū)動、控制和保護功能集成在一起，為移動設(shè)備、消費產(chǎn)品、企業(yè)、電動汽車和新能源市場提供充電更快、功率密度更高和節(jié)能效果更好的產(chǎn)品。2021年10月20日，納微半導(dǎo)體敲響了納斯達克的開市鐘，上市當(dāng)日企業(yè)價值超過10億美元。

對于強化產(chǎn)品競爭力，納微半導(dǎo)體有自己的一套策略。它追求強強聯(lián)合，希望通過優(yōu)勢互補，營造集成增勢的效果。例如，與世界級的晶圓代工廠臺積電聯(lián)合生產(chǎn)6寸的晶圓；采用全球前三名的封測廠Amkor Technology的產(chǎn)品，品質(zhì)控制做到零故障；與全球高知名度廠商小米、OPPO、聯(lián)想、DELL等合作開發(fā)氮化鎵的材料方案。目前納微半導(dǎo)體已出貨3000萬顆以上氮化鎵功率芯片，現(xiàn)場零故障，擁有90%以上的良率，承諾產(chǎn)能，交貨期僅為12周。

氮化鎵有望取代硅成為行業(yè)新寵

隨著近些年氮化鎵通過自身的優(yōu)化、產(chǎn)能的提升、成本的控制，慢慢地落地到消費類、工業(yè)類應(yīng)用里，納微半導(dǎo)體迎來了快速發(fā)展。使用氮化鎵快速充電器的消費類產(chǎn)品逐漸增多，比如手機、游戲機、平板、平面電視等。消費者期望產(chǎn)品更小、更輕、更高功率，這恰好符合氮化鎵可以提升充電器的功率，讓電池體積變小，適應(yīng)多口充電的特性。根據(jù)IDC PC Tracker, USB-C research, Yole Research和納微半導(dǎo)體的估算，未來將會有超過25億美元的氮化鎵芯片投資機會。

此外，數(shù)據(jù)中心、太陽能發(fā)電站，以及電動汽車也是納微半導(dǎo)體比較關(guān)注的領(lǐng)域。推廣氮化鎵是實現(xiàn)碳排放、碳中和非常重要的手段。據(jù)估算，每出貨一個氮化鎵功率芯片，生產(chǎn)制造過程相比硅芯片可以減少4公斤二氧化碳的排放。納微半導(dǎo)體銷售營運總監(jiān)李銘釗指出，如果數(shù)據(jù)中心采用氮化鎵材料，那么一年可以節(jié)省19億美元左右的電費，這是非常巨大的。如果太陽能逆變器采用氮化鎵材料，那么它可以縮減微型逆變器的尺寸、重量和成本，使太陽能逆變器的成本降低25%以上，節(jié)省最多40%的能源，將推動清潔能源大幅發(fā)展。而如果電動汽車采用氮化鎵材料，那么電動車的普及將提前三年。它可以將汽車的充電速度提高3倍，使電力電子設(shè)備節(jié)能70%，延長5%的行駛里程，降低5%的電池成本。

GaNSense^TM助力GaNFast^TM氮化鎵功率芯片解決更復(fù)雜問題

2019年在中國上海成立的GaNFast^TM功率芯片設(shè)計中心，擁有世界級的氮化鎵功率芯片設(shè)計團隊和知識產(chǎn)權(quán)。這標(biāo)志著納微半導(dǎo)體從氮化鎵功率芯片向氮化鎵功率專用芯片研究領(lǐng)域的邁進。

2021年11月14日，納微半導(dǎo)體宣布推出全球首款采用GaNSense^TM技術(shù)的智能GaNFast^TM氮化鎵功率芯片。GaNSense^TM技術(shù)集成了關(guān)鍵、實時、智能的傳感和保護電路，進一步提高了納微半導(dǎo)體在功率半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)先的可靠性和穩(wěn)健性，同時增加了納微半導(dǎo)體氮化鎵功率芯片技術(shù)的節(jié)能和快充優(yōu)勢。

此前，市面上主流的氮化鎵功率芯片是納微半導(dǎo)體GaNFast^TM系列。GaNFast^TM系列就是把驅(qū)動控制和保護做在功率器件上面。而增加了GaNSense^TM技術(shù)的新GaNFast^TM系列，則是在原有基礎(chǔ)上又做了一些性能的提升，包括無損可編程的電流采樣，智能的待機，人體的ESD、過溫過流保護等更多保護功能的集成。

展開來說，新一代的智能GaNFast^TM氮化鎵功率芯片具備四個突出優(yōu)勢。

其一，無損可編程的電流采樣，這是納微半導(dǎo)體正在申請專利的技術(shù)。把無損采樣代替原來采樣電阻功能，意味著在功率回路里面有功率器件和功率采樣電阻，有兩個產(chǎn)生損耗的元件在里面，現(xiàn)在變成無損采樣，完全把采樣電阻損耗節(jié)省下來，功率回路里面的通態(tài)損耗也會減半，意味著能效提升。此外，還有兩個衍生而來的好處：一是PCB布局的減少，因為原來采樣電阻通常會采用3mmX4mm封裝采樣電阻的形式存在，但通過內(nèi)部集成，無損采樣的方案，PCB布局面積將會更小，排布形式也會更靈活、更簡單。二是熱耦合的問題，原來有兩個發(fā)熱元件在這個系統(tǒng)里面，現(xiàn)在把一個拿掉，整體的熱系數(shù)表現(xiàn)會更好，耦合系數(shù)更低，而器件本身工作溫度更低，系統(tǒng)效率也會有所提升。

其二，智能待機，彌補了原GaNFast^TM系列的諸多不足?，F(xiàn)在很多能效標(biāo)準(zhǔn)都要求待機達到25mW或30mW以內(nèi)。納微半導(dǎo)體在原GaNFast^TM系列上已經(jīng)實現(xiàn)了超低待機功耗，再加上GaNSense^TM技術(shù)，這項功能將更加完善。通過智能檢測PWM信號讓芯片進入待機模式，使整個待機電流從原來的接近1mA降到接近100μA，整個待機功耗大幅下降。納微半導(dǎo)體也對待機喚醒做了優(yōu)化，當(dāng)?shù)谝淮纬霈F(xiàn)脈沖時，30ns之內(nèi)就可進入正常工作模式。

其三，過流保護。過流保護是基于采樣信號，內(nèi)部設(shè)定一個過流的閾值，傳統(tǒng)的，包括GaNFast^TM系列，在外部還需要一個采樣電阻，采樣電阻采到的信號交由控制器判斷是否發(fā)生過流情況，控制器為了避免噪聲問題，有一個延遲300ns左右的問題，這是傳統(tǒng)控制器的反應(yīng)時間。而在采用GaNSense^TM技術(shù)之后，電流采樣技術(shù)，在內(nèi)部做信號處理，我們設(shè)定一個閾值，如果觸碰到這個閾值的反應(yīng)時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于100ns，那么節(jié)省的200ns就可以避免系統(tǒng)因短路、過功率等異常情況，造成變壓器的電流急劇上升的情況。

其四，過溫保護。過溫保護對于功率器件的保護非常重要，目前納微半導(dǎo)體的保護機理是設(shè)置一個區(qū)間。當(dāng)采用GaN晶圓上的溫度超過設(shè)定的閾值160度之后，不管外部的PMW信號，芯片直接關(guān)掉，等芯片自然冷卻到低于100度時，再去參考PMW信號。當(dāng)有信號的時候再繼續(xù)工作。如果這個異常的情況沒有解除，溫度還是往上升，那么碰到160度繼續(xù)關(guān)斷。這可以保證其精準(zhǔn)控制節(jié)溫的范圍。

納微半導(dǎo)體高級研發(fā)總監(jiān)徐迎春表示，GaNSense^TM提供無損采樣，智能待機，還提供了諸如OCP、OTP、短路保護等強大的保護功能。這些保護功能的目的是為了從系統(tǒng)設(shè)計的角度，提升氮化鎵芯片為整個系統(tǒng)帶來的高保障性。納微半導(dǎo)體所有的器件在出廠時都會做900V10ms耐壓測試，這樣可以使應(yīng)用納微半導(dǎo)體的氮化鎵，即使在碰到雷擊測試等的時候，也具有高可靠性。

在談及GaNSense^TM的應(yīng)用場景時，納微半導(dǎo)體高級應(yīng)用總監(jiān)黃秀成介紹說：“目前快充最火爆的是QR Flyback，可以代替掉原邊的主管和采樣電阻；其次是帶PFC功能，在90V輸出條件下，這兩個拓?fù)涞男手辽倏梢蕴嵘?.5%；最后是AHB非對稱半橋，隨著PD3.1的發(fā)展，非對稱半橋拓?fù)湟欢〞鼗鹌饋?，這個拓?fù)淅镉袃蓚€芯片，作為主控管可以用GaNSense^TM，因為需要采樣電流，上管作為同步管可以用GaNFast^TM系列代替。”

納微半導(dǎo)高級應(yīng)用總監(jiān)黃秀成還透露說：“截止我們發(fā)布這個產(chǎn)品的時候，已經(jīng)有一些客戶在使用GaNSense^TM，并且實現(xiàn)了量產(chǎn)。小米氮化鎵充電套裝使用的目前業(yè)界最小的120W氮化鎵解決方案，里面是PFC加上QR的系統(tǒng)框架，使用兩顆NV6134 GaNSense^TM系列產(chǎn)品，相比于傳統(tǒng)的硅的方案，GaNSense^TM解決方案比硅方案提升了1.5%的效率。還有聯(lián)想YOGA 65W雙C，也是采用NV6134的解決方案?！?/span>

作為納微半導(dǎo)體第三代氮化鎵功率芯片，針對現(xiàn)代電源轉(zhuǎn)換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化，包括高頻準(zhǔn)諧振反激式（HFQR）、有源鉗位反激式（ACF）和PFC升壓，這些都是移動和消費市場內(nèi)流行的提供最快、最高效和最小的充電器和適配器的技術(shù)方法。目前采用 GaNSense^TM技術(shù)的新一代納微半導(dǎo)體 GaNFast^TM氮化鎵功率芯片有十個型號，他們都集成了氮化鎵功率器件、氮化鎵驅(qū)動、控制和保護的核心技術(shù)，額定電壓為650V/800V，具有2kV ESD保護，RDS(ON)范圍為120mΩ至450mΩ，采用5 x 6 mm或6 x 8 mm PQFN封裝。新一代GaNFast^TM氮化鎵功率芯片已開始批量生產(chǎn)，可立即供貨。

采用GaNSense^TM技術(shù)的新一代智能GaNFast^TM氮化鎵功率芯片，作為納微半導(dǎo)體新一代產(chǎn)品，標(biāo)志著氮化鎵功率芯片世界新時代的開啟。而隨著行業(yè)大規(guī)模商用，用電能驅(qū)動代替化石燃料和對高效的可持續(xù)能源的需求不斷增長，這將進一步刺激氮化鎵成為電子領(lǐng)域的下一個殺手級材料。納微半導(dǎo)體將不斷發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢，繼續(xù)引領(lǐng)全球氮化鎵功率芯片的設(shè)計和應(yīng)用的新潮流。