將氮化鎵推進快車道

技術分享雜談GaN技術 – Rick Pierson 六月 12, 2018

隨著汽車認證的取得，EPC的GaN FET正在進軍高速公路，Rebecca Pool報導。

本文最初於2018年5月16日星期三發表在Compound Semiconductor網站上。了解更多有關eGaN技術和EPC GaN汽車應用解決方案的內容，請參閱汽車應用。

詢問EPC首席執行官Alex Lidow，關於他的GaN功率器件業務未來的發展，汽車認證是其中的重要特色。

最近，該公司為LiDAR、48V電力分配系統和其他應用提供了符合AEC Q101標準的80V分立式晶體管，這些最新的增強型FET比硅MOSFET具有更高的開關頻率和效率，且佔用面積更小。而這僅僅是個開始。

Lidow強調：「我們有更多專為LiDAR [傳感器]設計的晶體管和集成電路，並且正在進行汽車認證。LiDAR面臨巨大的成本和性能壓力，因此集成元件、提高性能並降低成本是非常重要的。」

據這位GaN先驅者介紹，目前行業內正在積極推動許多GaN元件的AEC認證。LiDAR傳感器製造商如Velodyne和Quanergy，多年來一直向Caterpillar和Ford等公司供應設備，用於自動駕駛汽車以及安全系統和地圖應用。GaN FET可用於創建LiDAR所需的高電流、短脈衝，以實現高解析度、遠距離測量。

與此同時，從汽車到計算機的行業正從12V電力分配總線轉向48V電力分配總線，因為對高強度頭燈和車內高保真娛樂系統的需求不斷增加。每個應用都受益於小巧、快速且高效的GaN晶體管。

Efficient Power Conversion (EPC)已成功完成兩款氮化鎵設備的汽車AEC Q101認證。

Lidow說：「我看到有十幾家公司正在將GaN投入生產，無論是Chrysler還是General Motors，這些汽車公司都非常認真，並且希望所有設備都能通過汽車認證。因此，我們看到這些產品的汽車認證需求正在增長，而更重要的是，認證也向全世界表明我們已經準備就緒 - 標準已經設定，GaN順利通過。」

的確，Lidow確信行業的擔憂已經消散。已經在使用硅功率MOSFET的設計工程師對GaN的保留和可靠性擔憂已經消失，供應鏈也已經就位，更重要的是，價格具有競爭力。

他說：「在大批量定價中，有些零件的價格在美金20美分範圍內，這也是硅MOSFET的底價。我認為有些人對GaN的價格有誤解，這是基於他們在經銷商網站上看到的低批量定價。直到你真正了解到高批量價格，你才會感到驚喜。」

「因此，GaN確實有這樣的聲譽，但我們正在逐步削弱它，一次一個批量訂單，」他補充道。

全部上船

從一開始，EPC就專注於低電壓設備，將高電壓應用留給了如Transphorm和MACOM等公司。事實上，去年，Transphorm交付了全球首個符合AEC-Q101標準的GaN晶體管，該晶體管的電壓為650V，目標應用是電動汽車車載充電器的AC-DC轉換和空調、供暖、動力轉向和油泵的輔助高壓DC-DC轉換。

雖然許多製造商繼續推動高電壓GaN-on-silicon設備通過認證，但Lidow仍然認為真正的行動在於低電壓設備，因此他的公司採取了雙管齊下的策略。

首先，公司將繼續提供更小、更便宜且性能更高的晶片。「我們現在處於‘第五代’技術，但如果假設我們能達到理論性能，那麼我們有機會將這些設備縮小300倍，」Lidow說。「這將使我們在十六年內達到‘第八代’，這非常類似於80年代和90年代的功率MOSFET的發展軌跡。」

同時，Lidow和他的同事將提供越來越多的先進GaN集成電路系統。儘管該公司一直與Texas Instruments和其他公司合作，開發與GaN設備系統共同封裝的硅驅動器IC，但單片GaN IC即將問世。

「除非你擁有一個非常小的GaN設備，可以通過邏輯閘驅動，否則你需要一個驅動IC，而Texas Instruments、uPI、Murata、Maxim和Intersil都在製作與我們的GaN協同工作的IC，」Lidow指出。「然而，硅驅動器確實限制了GaN設備的速度……但將驅動電子設備集成到GaN晶體管芯片上可以消除這一限制。」