氮化鎵技術因其在低功耗、小尺寸等特性設計上的獨特優勢和成熟規?;纳a能力,近年來在功率器件市場大受歡迎。不久前,在EEVIA第五屆ICT技術趨勢論壇上,一家美國新創公司的GaN創新器件受到關注。富士通電子元器件高級市場經理蔡振宇在“氮化鎵產品主要的應用場景和未來的趨勢”主題分享中,重點介紹了這家公司和其創新產品。
富士通電子元器件高級市場經理蔡振宇分享主題“氮化鎵產品主要的應用場景和未來的趨勢”
最近一年多以來,一家在中國極少聽到的品牌——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開發與供應GaN解決方案業務的國際公認領導廠商。據悉,這家企業致力于設計、生產GaN(氮化鎵)功率轉換器和模塊,其產品應用于電源、功率適配器、馬達驅動器、太陽能轉換器以及電動車輛等領域。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,是唯一一家通過美國JEDEC認證的氮化鎵產品。
蔡振宇表示,事實上,Transphorm已經是GaN技術的行業不折不扣的‘老兵’了。Transphorm創始人與核心工程團隊在電源和GaN半導體方面,有超過20年的直接經驗和領先地位。自1994年以來,Transphorm的團隊已經率先推出了最早的GaN晶體管的開發,幾經合并后的團隊帶來了卓越的垂直整合經驗,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知識。
2014年2月,富士通將氮化鎵部門轉給了Transphorm公司,Transphorm所有晶圓產品由富士通生產。富士通代理Transphorm氮化鎵產品。目前,Transphorm擁有超過400項國際專利,全球雇員人數已經超過120位。
Transphorm采用創新的Cascode結構的HEMT高壓產品,在氮化鎵功率表技術領域走的非常領先。從半導體的結構來看,HEMT氮化鎵產品跟普通MOSFET不一樣,電流是橫向流,它是在硅的襯底上面長出氮化鎵,它是S極垂直往上的,上面是S極流到D極,與傳統的MOS管流動不一樣。在200°C的結溫條件下,超過1000萬小時的壽命。
Transphorm創新的Cascode結構
目前所有的產品在技術和研發上有兩個方向,一個是上電的管子是關著的,還有一種是上電以后管子是打開的?;旧锨懊娴漠a品是沒有辦法用的,因為一上電管子就關了。“有友商在第一個管子上面人為地做成Normally off(常關)。但隨著時間的推移,原來5伏可以打開,慢慢時間久了可能6伏才能打開。”蔡振宇指出,“對這個問題,Transphorm給出了解決辦法——通過增加一個低壓MOS管,這個結構就是前面提到的Cascode結構,用常開的產品實現常閉產品一樣的性能。”
此結構的優點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,一旦到0V會完全關閉。而且這個結構還帶來另一個優勢:氮化鎵的驅動和現在的硅基是兼容的,可以無縫地連接到氮化鎵的功率器件上,沒有必要改成新的結構。
市場上比較流行的產品正向導通所需的柵極電荷是44,而Transphorm是6.2,約七分之一;友商產品的QRR一般是5300,Transphorm是54,只約為其1%。
據悉,富士通今年會推出900V和1200V的產品,低壓方面會提供150V的產品。未來Transphorm還將推出代替Cascode的E-Mode創新結構技術,將會把當前結構中存在的不利因素解決掉,實現更卓越的功率器件性能。將提供更大功率的產品,從2014年推出第一顆TO240,電流從30、40,逐步往60、70、80的方向發展。