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安世半导体推出“新老技术”融合的GaN新品,到底有何不同?

木马童年 2020-6-15 18:00 101 0

根据市场调研机构 Yole 的统计,2018 年全球氮化镓(GaN)功率和射频相加的市场规模仅有 4000 万美元,仅仅一年之后的 2019 年全球氮化镓半导体器件市场规模就达到了 9.749 亿美元,增速和增量惊人。 氮化镓被誉为继第 ...

根据市场调研机构 Yole 的统计,2018 年全球氮化镓(GaN)功率和射频相加的市场规模仅有 4000 万美元,仅仅一年之后的 2019 年全球氮化镓半导体器件市场规模就达到了 9.749 亿美元,增速和增量惊人。

氮化镓被誉为继第一代 Ge、Si 半导体材料、第二代 GaAs、InP 化合物半导体材料之后的第三代半导体材料,具有带隙宽、导热率高、化学性能稳定、抗辐照能力强等特点,在光电子、高温大功率器件和高频微波器件等方面有着广阔的应用前景。

安世半导体推出“新老技术”融合的GaN新品,到底有何不同?

安世半导体(Nexperia)于 2019 年进入高压宽带隙半导体市场。2019 年 11 月,安世半导体推出 650V 的功率器件 GAN063-650WSA,宣布其进入氮化镓场效应管市场。GAN063-650WSA 采用级联结构(cascode) 的氮化镓技术,无需复杂的驱动和控制,更方便工程师进行开发设计。此外,GAN063-650WSA 采用符合行业标准的 TO-247 封装方式,这种小外形封装形式能够帮助节约设计空间。

不得不说,在快速爆发的氮化镓市场中,安世半导体的推进速度非常快。近日,安世半导体宣布推出新一代 650V 氮化镓技术,其带来了怎样的改变?与非网在此为大家揭晓。

创新的 H2 氮化镓技术

安世半导体将新一代 650V 氮化镓技术命名为 H2 氮化镓,和 H1 氮化镓相比有一些相似之处,同样都是高电子迁移率氮化镓技术,继续使用级联结构。

为什么会继续采用级联结构?安世半导体 MOS 业务集团大中华区总监李东岳先生解释称:“级联结构的一个明显优势就是栅极驱动非常简单,并不需要附加驱动,可以承受的正反向耐压和传统 30V 硅 MOS 是一样的,这样在设计和使用的过程中栅极的可靠性就非常强。”

安世半导体推出“新老技术”融合的GaN新品,到底有何不同?

安世半导体 MOS 业务集团大中华区总监李东岳先生

H2 氮化镓的改进点:

  • 采用创新的贯穿外延层过孔,减少缺陷,提高成品率,并且让芯片尺寸缩小 24%, 提供市场领先的导通电阻;
  • 更高的开关稳定性;
  • 动态特性提升 15%。

安世半导体工作人员表示:“H2 氮化镓和 H1 氮化镓相比最大的区别是我们采用了创新的贯穿外延层过孔,这让我们的器件能够同时提供更低的输出电荷和更高的开关特性。”

采用 20 年的铜夹片专业技术

此次,安世半导体采用 H2 氮化镓技术打造的新品采用两种封装形式。一种是 TO-247 封装形式,即衬底无垫片封装,其热阻系数和动态参数比较低,相对于第一代来讲,内阻降低至 41mΩ,下降幅度达 18%;一种是 CCPAK 铜夹片贴片封装形式,这种封装方案拥有两款产品(GAN039-650NTB/NBB),分别为顶部散热和底部散热,通过行业领先的表面贴装技术使得器件内阻只有 39mΩ。两种封装的新器件均符合 AEC-Q101 标准,可满足汽车应用的要求。

安世半导体氮化镓战略营销总监 Dilder Chowdhury 表示:“客户需要导通电阻 RDS(on)为 30~40m的 650V 新器件,以便实现经济高效的高功率转换。相关的应用包括电动汽车的车载充电器、高压 DC-DC 直流转换器和发动机牵引逆变器; 以及 1.5~5kW 钛金级的工业电源,比如:机架装配的电信设备、5G 设备和数据中心相关设备。Nexperia 持续投资氮化镓开发,并采用新技术扩充产品组合。首先为功率模块制造商提供了传统的 TO-247 封装器件和裸芯片,并随后提供我们高性能的 CCPAK 贴片封装的器件。”

安世半导体推出“新老技术”融合的GaN新品,到底有何不同?

TO-247 封装是新品和上一代产品的共同点之一。TO-247 封装尺寸介于模块与单管之间,能封装大部分的电子元器件,用作大功率开关管的话,其耐压和电流会比较大。

CCPAK 贴片封装采用了创新的铜夹片封装技术来代替内部的封装引线。这样可以减少寄生损耗,优化电气和热性能,并提高可靠性。李东岳在介绍时提到:“安世半导体是铜夹片表面贴装技术的创新者,拥有 20 年的车规级铜夹片专业技术经验。”

安世半导体推出“新老技术”融合的GaN新品,到底有何不同?

从他的介绍中我们获知,除了器件内阻更小,CCPAK 贴片封装还带来了如下好处:

  • 寄生电感减小三倍,更低的开关损耗和电磁干扰;
  • 更高的可靠性 vs. 引线(wire-bond)技术;
  • 低 Rth(j-mb) 典型值 (<0.5 K/W) ,实现最佳散热性能;
  • 175 °C Tj 最大值;
  • 灵活的引脚,可提高温度循环变化的可靠性;
  • 灵活的海鸥引脚提供高板级可靠性;
  • 兼容 SMD 焊接和 AOI。

融合了最新的 H2 氮化镓技术和 20 年的铜夹片专业技术打造的安世半导体氮化镓新品满足工业级,将赋能服务器 / 电信电源 – 同步整流器、电池储能、不间断电源和伺服驱动器等工业场景。同时,安世半导体氮化镓新品也能够满足车规级,安世半导体的全球自有化生产基地使其能够向市场提供真正符合车规级 AEC-Q101 的产品。

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