氮化镓功率技能大热，Transphorm立异HEMT结构“剑走偏锋”高压器材

　　氮化镓技能因其在低功耗、小尺度等特性规划上的共同优势和成熟规模化的生产能力，近年来在功率器材商场大受欢迎。在前不久举行的EEVIA第五届ICT技能趋势论坛上，这个主题遭到国内媒体的团体“围观”。富士通电子元器材高档商场司理蔡振宇(Eric)的“氮化镓产品首要的运用场景和未来的趋势”主题共享，将富士通电子旗下署理产品线Transphorm公司共同GaN技能和产品计划第一次带到我国媒体面前，选用立异的Cascode结构的HEMT高压产品让Transphorm在氮化镓功率表技能领域剑走偏锋，成为该阵营的领头羊。

　　最近一年多以来，一个我国工程师和媒体社群很少听到的品牌——美国Transphorm公司——以一种“稳秘形式”异军突起，已成为电子动力转化职业开发与供给GaN处理计划事务的世界公认领导厂商。据Eric介绍，根据闻名投资公司的资金支撑(其间包含富士通、谷歌风投、索罗斯基金办理公司以及量子战略合作伙伴赞助等)，Transphorm成为了一家快速成长的公司，尤其是在高压GaN处理计划方面是世界公认的领导者，Transphorm努力完成高效且紧凑的电源转化。

　　“事实上，Transphorm现已是GaN技能的职业‘老兵’。”Eric指出，“Transphorm创始人与中心工程团队在电源和GaN半导体方面，有超越20年的直接经历和领先位置。”据悉，自1994年以来，Transphorm的团队现已首先推出了最早的GaN晶体管的开发，几经兼并后的团队带来了杰出的笔直整合经历，其间包含GaN资料和器材、制作与测验、牢靠性和运用工程，以及制作和电力职业常识。“这种笔直专业技能确保了能够以最快的速度呼应客户的需求，并且确保了重要的常识产权位置，一起还供给契合客户的要求专用电源处理计划。”Eric表明。

　　Transphorm公司的GaN专业常识和笔直整合使其能够快速开宣布高功能、牢靠并且微弱的产品。Transphorm是重要战略性常识产权的草创者，具有超越400项世界专利，包含收买富士通的功率GaN规划、开发和常识产权财物。Transphorm的专利完成了成功将GaN商业化的方方面面，包含资料成长、器材结构、器材制作办法、电路的运用、架构和封装等。

　　据Eric介绍，TransphormHEMT氮化镓产品的共同性源于其共同的产品内部结构。从半导体的结构来看，HEMT氮化镓产品跟一般MOSFET不相同，电流是横向流，它是在硅的衬底上面长出氮化镓，它是S极笔直往上的，上面是S极流到D极，与传统的MOS管活动不相同。

　　现在一切的产品在技能和研制上有两个方向，一个是上电的管子是关着的，还有一种是上电今后管子是翻开的。根本上前面的产品是没有办法用的，由于一上电管子就关了。“有友商在第一个管子上面人为地做成Normallyoff(常关)。但随着时刻的推移，本来5伏能够翻开，渐渐时刻久了或许6伏才干翻开。”Eric指出，“对这个问题，Transphorm给出了处理办法——经过添加一个低压MOS管，这个结构便是前面说到的Cascode结构，用常开的产品完成常闭产品相同的功能。”

　　据Eric解说，此结构的长处首先是它的阈值十分稳定地设定在2V，即给5伏就能够彻底翻开，一旦到0V会彻底封闭。并且这个结构还带来另一个优势：氮化镓的驱动和现在的硅基是兼容的，能够无缝地连接到氮化镓的功率器材上，没有必要改成新的结构。这为工程师规划会带来一些便当，GaN横向结构没有寄生二极管更小的反向恢复损耗和器材高牢靠性，

　　GaN是常开器材Vgs为负压时关断，实际上Transphorm在GaN上串联一个30V的SiMOS处理0V关断5V导通的问题。

　　HEMT结构的氮化镓产品的确有许多共同的优势，但究竟好到什么程度呢?能不能对其与首要的竞赛产品进行特性比照?Eric给出了一组数据——Transphorm找了一个商场上比较盛行的某友商的产品进行了要害参数比照：该厂商的正导游通所需的栅极电荷是44，而Transphorm是6.2，约七分之一;友商产品的QRR一般是5300，Transphorm是54，只约为其1%。

　　立异的结构规划让HEMTGaN功率器材能够在极高的dv/dt(100V/NS)条件下进行开关，一起具有低振铃和小反向恢复。清洁和快速过渡大大下降开关损耗，然后进步了高频运用中的功率，经过运用较小的磁性元件，可完成更高的功率密度。尤其是Transphorm公司600V的GaN功率晶体管的推出，使得之前不切实际的十分规电路能够得以完成。此外，来自这些高功能GaN-on-SiHEMT的同步低导通电阻和低反向恢复电荷，具有低共模EMI的超卓特性，这种根据GaN的PFC具有最小数字的快速功率器材，并且为主电流供给最小阻抗的途径，能够完成从230Vac到400Vdc电源改换到达99%的功率。

　　在讲演现场，富士通电子展现了两款根据HEMT器材的电源模块计划。“咱们的PFC+LLC电源与相似的竞赛计划比较，电路板尺度能够减缩45%，在满载和10%的负载下，咱们能够别离进步1.7%和3%的功率。关于许多功率要求严苛的运用来说，这是一个十分大的提高。”Eric指出。

　　“虽然功能参数很不错，但作为体系的‘心脏’，电源模块的规划工程师一般仍是很慎重的，究竟怎样确保你这个结构的产品牢靠性呢?”在听完Eric的介绍后，现场与会工程师对HEMT氮化镓产品的功能产生了极高的重视，但也有部分人提出相似的顾忌。“这的确是个很重要的问题，但工程师能够十分定心挑选HEMT功率处理计划，咱们600V的氮化镓产品是第一个也是现在仅有一个经过JEDEC业界认证的氮化镓产品。”Eric介绍道。

　　据Eric介绍，要经过这个认证，需求经过一系列的严厉测验，比方高、低温测验、高湿测验。每个测验项要经过77个产品的检测，放在三个不同的当地做这些不同的测验，并且有必要是悉数231颗芯片彻底没有问题才干经过该认证。“牢靠性是电源工程师十分重要的目标。咱们做了那么多试验都彻底没有问题，所以咱们产品的牢靠性也获得了全球客户的信任。”Eric对现场工程师和媒体表明。

　　事实上，Transphorm现已施行了美国最先进的质量办理体系，并经过了ISO9001：2008认证，一切产品均契合JEDEC规范JESD47。作为仅有一家经过JEDEC认证的氮化镓产品，Transphorm展现了高电压GaN功率器材固有的生命周期功能，电场和温度加快测验现已证明了在600V(HVOS测验超越1,000伏，150°C)条件下超越1,000万个小时的续航时刻，以及在200°C的结温条件下，超越1,000万小时的寿数。

　　Transphorm根据根本开展路线图进行开发，首先是合格的600V器材和1000V器材。Transphorm的研讨和开发还在持续，现在推出了600V的扩展系列，选用更低的R(ON)设备和高功率封装(含模块)，然后是继150V器材之后的1200V器材。据Eric泄漏，今年会推出900V和1200V的产品，低压方面会供给150V的产品。据悉，未来Transphorm还将推出替代Cascode的E-Mode立异结构技能，将会把当时结构中存在的不利因素处理掉，完成更杰出的功率器材功能。将供给更大功率的产品，从2014年推出第一颗TO240，电流从30、40，逐渐往60、70、80的方向开展。