雜談GaN技術

矽已經存在夠久了。是時候讓一個更年輕且更具競爭力的挑戰者來接管半導體材料的主導地位了。

新興的計算應用需要更強大的功能和更小的外形尺寸。除了伺服器市場日益增長的需求外，一些最具挑戰性的應用是多用戶遊戲系統、自動駕駛汽車和人工智慧。這些應用正在產生對DC-DC轉換器的需求，這些轉換器可以在接近處理器的位置擠進主板。

計算和電信市場的快速擴展對中間總線轉換器提出了越來越緊湊、高效和高功率密度的解決方案需求。LLC諧振轉換器是一個提供高功率密度和高效率解決方案的優秀候選者。eGaN® FET 以其超低導通電阻和寄生電容，顯著減少了LLC諧振轉換器的損耗，而這在使用矽MOSFET時是具有挑戰性的。展示了一個採用eGaN FET如EPC2053 和EPC2024 的48 V到12 V、900 W、1 MHz LLC DC到DC變壓器（DCX）轉換器，其峰值效率達到98.4%，功率密度超過1500 W/in3。

計算和電信市場的迅速擴展對於中間匯流排轉換器的需求變得越來越小型化、高效和高功率密度。LLC諧振轉換器是一個提供高功率密度和高效率解決方案的出色候選者。eGaN® FETs 具有超低的導通電阻和寄生電容，能顯著降低使用矽MOSFET時的損耗，這對LLC諧振轉換器非常有利。使用eGaN FETs（如EPC2053 和 EPC2023）的48 V到6 V、900 W、1 MHz LLC DC到DC變壓器（DCX）轉換器，展示了峰值效率達98.1%，特定功率為48 W/cm2 (308 W/in2)，功率密度為69 W/cm3 (1133 W/in3)。

eGaN® FETs 和 ICs 由於其緊湊的尺寸、超快的切換速度和低導通電阻，使得非常高密度的電源轉換器設計成為可能。大多數高密度轉換器的輸出功率限制因素是結點溫度，這促使了對更有效的熱設計的需求。eGaN的芯片級封裝還提供了六面散熱，有效地從晶片的底部、頂部和側面提取熱量。本應用筆記介紹了一種高效的散熱解決方案，以擴展基於eGaN的轉換器的輸出電流能力。

本文最初由 Bill Kleyman 于 2018年11月5日发布在 Data Center Frontier 网站上。了解更多关于 eGaN 技术 以及 EPC GaN 解决方案在 数据中心的应用。

eGaN® FET 的切換速度比矽 MOSFET 快得多，因此需要更仔細地考慮 PCB 佈局設計，以盡量減少寄生電感。寄生電感會導致更高的過衝電壓和較慢的切換過渡。本應用說明回顧了設計最佳功率級佈局的關鍵步驟，以避免這些不良影響並最大化轉換器性能。

簡介：感謝科羅拉多大學博爾德分校 | CUB · 電機、計算機與能源工程系 (ECEE) 的作者和貢獻。  

本文章最初於2018年5月發表在Bodo's Power Systems網站。了解更多關於eGaN技術以及EPC GaN在汽車領域的解決方案。