作為第三代半導(dǎo)體中的一種，氮化鎵憑借著更高的開(kāi)關(guān)頻率，更低的導(dǎo)通電阻和導(dǎo)通損耗，逐漸成為替代傳統(tǒng)硅基器件的新型方案，推動(dòng)著包括消費(fèi)電子、交通運(yùn)輸、數(shù)據(jù)中心、光伏儲(chǔ)能，智能電網(wǎng)以及其他工業(yè)市場(chǎng)在內(nèi)的多個(gè)行業(yè)的變革轉(zhuǎn)型。

英飛凌在2023年10月成功收購(gòu)了GaN Systems公司之后，?其在氮化鎵領(lǐng)域的市場(chǎng)份額得到顯著提升。此次收購(gòu)不僅強(qiáng)化了英飛凌在氮化鎵領(lǐng)域的工藝設(shè)計(jì)能力，?還豐富了產(chǎn)品線，為客戶提供范圍更廣的氮化鎵產(chǎn)品組合、深入的應(yīng)用和系統(tǒng)支持、創(chuàng)新解決方案（如帶集成驅(qū)動(dòng)器IC的電源解決方案）以及各種創(chuàng)新封裝，實(shí)現(xiàn)了全方面的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

在”持續(xù)擁抱數(shù)字化和低碳化，英飛凌新一代氮化鎵產(chǎn)品發(fā)布”媒體溝通會(huì)上，英飛凌科技大中華區(qū)消費(fèi)、計(jì)算與通訊業(yè)務(wù)市場(chǎng)總監(jiān)程文濤與英飛凌科技大中華區(qū)消費(fèi)、計(jì)算與通訊業(yè)務(wù)高級(jí)首席工程師宋清亮對(duì)英飛凌在收購(gòu)GaN Systems之后的變化，以及對(duì)CoolGaN?新五類(lèi)產(chǎn)品做出非常詳細(xì)地介紹。

英飛凌科技大中華區(qū)消費(fèi)、計(jì)算與通訊業(yè)務(wù)市場(chǎng)總監(jiān)程文濤

電流型驅(qū)動(dòng)VS電壓型驅(qū)動(dòng)

英飛凌的CoolGaN?晶體管都是增強(qiáng)型器件，同時(shí)擁有電壓型驅(qū)動(dòng)和電流型驅(qū)動(dòng)兩種技術(shù)。這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)技術(shù)最根本的區(qū)別是，如果讓氮化鎵器件維持開(kāi)通，電流型驅(qū)動(dòng)則必須要有一個(gè)電流，而電壓型驅(qū)動(dòng)則不需要電流。

英飛凌科技大中華區(qū)消費(fèi)、計(jì)算與通訊業(yè)務(wù)高級(jí)首席工程師宋清亮

為什么會(huì)有電流型驅(qū)動(dòng)這種結(jié)構(gòu)？英飛凌科技大中華區(qū)消費(fèi)、計(jì)算與通訊業(yè)務(wù)高級(jí)首席工程師宋清亮表示：“因?yàn)榈壠骷拈_(kāi)通速度非?？?，而它的導(dǎo)通門(mén)限電壓則很低，大約為1V左右，這樣在氮化鎵器件開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)很容易產(chǎn)生一個(gè)噪聲，會(huì)導(dǎo)致其誤開(kāi)通或誤關(guān)斷。而電流型驅(qū)動(dòng)則可以大大抑制這種錯(cuò)誤動(dòng)作的發(fā)生。另外，對(duì)于電壓型驅(qū)動(dòng)，它的開(kāi)通電壓大約需要5-6V，但不能超過(guò)7V，否則會(huì)損害門(mén)極。這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)者從氮化鎵器件完全開(kāi)通到保證不損害器件只有1V左右的設(shè)計(jì)余量，進(jìn)而對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)設(shè)計(jì)難度大大提高。而電流型驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電壓可以控制在3V左右，不會(huì)存在過(guò)高的電壓將其擊穿損壞?！?

據(jù)悉，目前業(yè)界只有英飛凌擁有電流型驅(qū)動(dòng)技術(shù)。在收購(gòu)GaN Systems之后，英飛凌同時(shí)擁有電流型驅(qū)動(dòng)和電壓型驅(qū)動(dòng)兩種技術(shù)，客戶現(xiàn)在可以根據(jù)他自己的設(shè)計(jì)能力和應(yīng)用環(huán)境來(lái)自行選擇最適合的方式。

CoolGaN?系列產(chǎn)品的新生

談到英飛凌氮化鎵系列品牌，就不得不提到CoolGaN?。作為高壓開(kāi)關(guān)器件系列的杰出代表，從最早的CoolMOS?開(kāi)始，凡是高壓（1000V以內(nèi)，500V以上）的開(kāi)關(guān)器件，英飛凌都起名叫“Cool”，這也成了英飛凌產(chǎn)品醒目的品牌標(biāo)識(shí)之一。

在沒(méi)有收購(gòu)GaN Systems之前，英飛凌向市場(chǎng)主要提供分立式功率器件和集成式功率器件兩類(lèi)產(chǎn)品。而在成功收購(gòu)GaN Systems之后，這個(gè)品類(lèi)由兩種變成了五種，分別為新一代CoolGaN?晶體管（Transistor）、CoolGaN?雙向開(kāi)關(guān)（BDS）、 CoolGaN? 智能感應(yīng)（Smart Sense）、CoolGaN?驅(qū)動(dòng)（Drive）和CoolGaN? Control。

CoolGaN? Transistor系列，就是原來(lái)的分立式功率器件，涵蓋高壓與中壓多樣產(chǎn)品，目前只做增強(qiáng)型器件，同時(shí)擁有電壓型驅(qū)動(dòng)和電流型驅(qū)動(dòng)兩種技術(shù)。所有氮化鎵器件均為貼片封裝，確保最小封裝集成參數(shù)，展現(xiàn)高速特性優(yōu)勢(shì)。

CoolGaN? BDS系列提供理想雙向開(kāi)關(guān)解決方案，解決傳統(tǒng)MOS管拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)限制，可以實(shí)現(xiàn)單顆器件雙邊可控，是開(kāi)關(guān)速度特別快的理想開(kāi)關(guān)。雖然目前產(chǎn)品還未上市，但英飛凌相信它可以改變舊有“游戲策略”，帶來(lái)創(chuàng)新，適用于便攜式設(shè)備的電池保護(hù)、大功率電池管理、電動(dòng)工具及儲(chǔ)能、光伏、服務(wù)器等各種需要雙向開(kāi)關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而出現(xiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景中。

英飛凌科技大中華區(qū)消費(fèi)、計(jì)算與通訊業(yè)務(wù)市場(chǎng)總監(jiān)程文濤表示：“除了激光雷達(dá)之外，功率部分T-type拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)應(yīng)該會(huì)是氮化鎵上車(chē)的第一步。像高壓的大功率轉(zhuǎn)化里還有維也納結(jié)構(gòu)的PFC，以及儲(chǔ)能里用到的單極的Cyclo。上述應(yīng)用場(chǎng)景都會(huì)被CoolGaN? BDS所推進(jìn)?！?nbsp;

CoolGaN? Smart Sense系列是通過(guò)自身溝槽去做電流檢測(cè)。通過(guò)內(nèi)部溝槽采樣電流，實(shí)現(xiàn)高精度電流監(jiān)控，避免外部電阻損耗及高速開(kāi)關(guān)下的雜訊問(wèn)題，提升系統(tǒng)性能與穩(wěn)定性。它的封裝形式也是貼片封裝，適用于消費(fèi)類(lèi)USB-C充電器和適配器。CoolGaN? Drive系列類(lèi)似于早期的集成驅(qū)動(dòng)器，提供集成化解決方案，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，確保高效穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)。該方案兼容原有硅器件驅(qū)動(dòng)電壓，無(wú)需調(diào)整偏置電壓，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫替換與升級(jí)，簡(jiǎn)單易用。CoolGaN? Control是英飛凌系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化的典范，將控制、驅(qū)動(dòng)與開(kāi)關(guān)功能完美融合，展現(xiàn)了英飛凌在氮化鎵材料應(yīng)用上的前瞻視野與深厚實(shí)力。

Yole Group預(yù)測(cè)，未來(lái)五年GaN器件市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到46%。那么在越來(lái)越激烈的市場(chǎng)環(huán)境中，英飛凌如何占得先機(jī)？英飛凌科技大中華區(qū)消費(fèi)、計(jì)算與通訊業(yè)務(wù)高級(jí)首席工程師宋清亮舉了一個(gè)生動(dòng)的例子，在AI服務(wù)器上，對(duì)AI應(yīng)用很明顯的是對(duì)功率要求越來(lái)越高，因?yàn)镚PU耗電量比傳統(tǒng)CPU高很多。對(duì)于大功率開(kāi)關(guān)電源，英飛凌可以提供包括硅、碳化硅和氮化綜合性的解決方案。因?yàn)橐粋€(gè)AC/DC電源包括PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及DC/DC。對(duì)于PFC，因?yàn)樗墓ぷ黝l率不是很高，但是電流很大。在這種場(chǎng)景下，我們認(rèn)為碳化硅MOS是很有優(yōu)勢(shì)的，因?yàn)楝F(xiàn)在碳化硅MOS可以做得非常小，它整個(gè)溫度變化又很穩(wěn)定，所以英飛凌認(rèn)為采用碳化硅MOS實(shí)現(xiàn)PFC比較合適。而DC/DC大部分用的可能是LLC諧振拓?fù)洌墓ぷ黝l率比較高，這時(shí)候用氮化鎵就非常合適了，比如把氮化鎵用在DC/DC的原邊側(cè)、副邊側(cè)，而對(duì)于輸出往往會(huì)有防反差、熱插拔的要求。所以從AC/DC電源，從PFC到最終的輸出，英飛凌認(rèn)為碳化硅+氮化鎵+硅的綜合解決方案，從性價(jià)比和性能上來(lái)說(shuō)都是最優(yōu)的方案。作為市場(chǎng)上唯一一家提供覆蓋硅、碳化硅和氮化鎵材料的全系列功率產(chǎn)品的公司來(lái)說(shuō)，英飛凌無(wú)疑非常擅長(zhǎng)提供這種綜合解決方案。

英飛凌收購(gòu)GaN Systems是具有里程碑意義的。英飛凌成功收購(gòu)GaN Systems之后，通過(guò)雙方在知識(shí)產(chǎn)權(quán)、對(duì)應(yīng)用的深刻理解等方面優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，進(jìn)一步鞏固了英飛凌在氮化鎵領(lǐng)域的市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位，在現(xiàn)有市場(chǎng)中保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)為未來(lái)的發(fā)展搶占先機(jī)。相信隨著越來(lái)越多優(yōu)秀氮化鎵產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，英飛凌將會(huì)賦能更多快速增長(zhǎng)的應(yīng)用需求，以實(shí)際行動(dòng)踐行可持續(xù)發(fā)展之路。