开云-英飞凌实现GaN技术突破——单片高压CoolGaN BDS大幅简化双向开关设计GaN

[导读]遭到低碳可延续成长和AI两年夜需求标的目的鞭策，全球功率半导体市场正在飞速增加，估计到2026年将到达262亿美元市场范围。传统的硅基装备（包罗整流器、晶闸管、双极型晶体管、X-FET如MOSFET、JFET等、IGBT模块和IPM）在某些利用中会有所增加，但在其他市场正慢慢被宽带隙（WBG）手艺产物所代替。氮化镓（GaN）估计会快速增加，今朝首要利用在消费电子范畴，但将慢慢进入工业和汽车范畴。碳化硅（SiC）则将继续在高功率汽车和工业利用中连结增加并扩年夜渗入率。具体市场估值方面，到2026年，GaN HEMTs（高电子迁徙率晶体管），包罗分立器件和集成器件，市场范围约为10亿美元；SiC MOSFETs和二极管，包罗分立器件和模块，市场范围约为30亿美元。 遭到低碳可延续成长和AI两年夜需求标的目的鞭策，全球功率半导体市场正在飞速增加，估计到2026年将到达262亿美元市场范围。传统的硅基装备（包罗整流器、晶闸管、双极型晶体管、X-FET如MOSFET、JFET等、IGBT模块和IPM）在某些利用中会有所增加，但在其他市场正慢慢被宽带隙（WBG）手艺产物所代替。氮化镓（GaN）估计会快速增加，今朝首要利用在消费电子范畴，但将慢慢进入工业和汽车范畴。碳化硅（SiC）则将继续在高功率汽车和工业利用中连结增加并扩年夜渗入率。具体市场估值方面，到2026年，GaN HEMTs（高电子迁徙率晶体管），包罗分立器件和集成器件，市场范围约为10亿美元；SiC MOSFETs和二极管，包罗分立器件和模块，市场范围约为30亿美元。 作为全球功率半导体范畴的龙头企业之一，英飞凌已在宽禁带方面结构已久，并获得出色成绩。在近日的2024上海慕尼黑电子展上，英飞凌还初次举行了“2024英飞凌宽禁带论坛”，介绍了其在SiC和GaN范畴的手艺冲破。同时在展会时代还举行了一场专门的氮化镓新品媒体沟通会，在会上分享了经由过程客岁对GaN System的收购，英飞凌敏捷实现了产物品类的拓展等相干信息。 今朝英飞凌在GaN相干的产物系列已拓宽至5年夜类，包罗CoolGaNTM Transistor（即本来的Discrete，单管类型产物）、CoolGaNTM BDS（双向开关）、CoolGaNTM Smart Sense（包括电流检测或其他智能功能）、CoolGaNTM Drive（集成驱动）、CoolGaNTM Control。 “在成功收购GaN Systems以后，英飞凌的IP储量取得了显著晋升。”英飞凌科技年夜中华区消费、计较与通信营业市场总监程文涛在媒体沟通会上说到。 据悉，在CoolGaNTM Transistor方面英飞凌供给了电压驱动和电流驱动两种手艺的分立器件，并且全数的CoolGaNTM Transistor都采取了贴片封装的情势，从而将快速材料的特征阐扬的更好。此中在高压范畴，英飞凌推出了全新CoolGaN™ 晶体管 700 V G4产物系列，与市场上的其他氮化镓（GaN）产物比拟，该系列晶体管的输入和输出机能优化了20%。另外，凭仗具有850 V业界最高瞬态电压的700 V E模式，它们可以或许更好地抵抗用户情况中的异常环境（例如电压峰值），提高全部系统的靠得住性。而在中压范畴，全新系列是CoolGaN™ G3中压器件，笼盖了60 V、80 V、100 V和120 V的CoolGaNTM晶体管电压品级。 CoolGaNTM BDS：单片实现完善的双边开关，年夜幅简化设计和本钱 所谓BDS即双向开关，而英飞凌的冲破在在经由过程单芯片实现了完善的双边开关功能，从而年夜幅简化了客户传统的双边开关复杂电路设计，并年夜幅晋升了机能和优化本钱。该系列的方针利用包罗移动装备 USB 端口、电池治理系统、逆变器和整流器等。 据悉，CoolGaN™ BDS的高压系列包罗650V和850V两个型号，采取真实的常闭单片双向开关，供给了四种工作模式。该系列半导体器件基在栅极注入晶体管 (GIT) 手艺，具有两个带有衬底终端和自力隔离节制的分立栅极。它们操纵不异的漂移区阻断两个标的目的的电压，即使在反复短路的环境下也具有超卓的机能，而且经由过程利用一个BDS取代四个传统晶体管，可提高效力、密度和靠得住性，使利用可以或许从中受益并年夜幅节俭本钱。 而CoolGaN™ BDS的中压器件的电压品级为40 V，是一款基在英飞凌肖特基栅极氮化镓自立手艺的常闭单片双向开关。它能阻断两个标的目的的电压，而且经由过程单栅极共源极的设计进行了优化，以代替电池供电消费产物顶用作断开开关的背对背 MOSFET。 据程文涛分享，当前愈来愈多的拓扑布局中需要一个抱负的开关——即双方都能关断而且打开，同时开关速度还要特殊快。传统的体例是经由过程两个Si MOSFET采取背靠背的体例去做，假如全部设计中需要导通的RDS（ON）到达10mΩ，那末两个Si MOSFET就要选择两颗更高规格的5mΩ RDS（ON）并联起来，才可以或许实现如许的设计方针。但CoolGaN™ BDS的呈现，改变了这个游戏的法则。直接经由过程一颗CoolGaN™ BDS便可以实现之前四颗芯片才能完成的功能，这年夜幅优化了该设计的面积和本钱，而且带来了更高的开关频率。 CoolGaN™ BDS的利用场景包罗办事器中的母板和UPS、消费电子中的OVP和USB-OTG、储能系统和电开工具中的电池治理等。据悉，高压CoolGaN™ BDS在单相 H4 PFC 和 HERIC 逆变器和三相 Vienna 整流器中，经由过程替换背对背开关优化了整体电路机能。其它的利用包罗 AC/DC 或 DC/AC 拓扑中的单级交换电源转换。而中压CoolGaN™ BDS与背对背 Si FET 设计比拟，可节流 50% 至 75% 的 PCB 面积，并将功耗下降 50% 以上。 “在今朝的市场中，英飞凌是第一家做出高压BDS的厂商，高压年夜功率BDS的利用场景还包罗在良多年夜功率的电池治理，电开工具，还一些储能、光伏、办事器等范畴中。”程文涛暗示。 集成电流感应的CoolGaNTM Smart Sense 除CoolGaN™ BDS外，英飞凌还推出了全新的CoolGaNTM Smart Sense系列。该系列是经由过程芯片本身沟槽实现电流检测，这一概念在MOS管手艺中已有利用，但首要用在低压沟槽型MOS。在现实利用中，今朝市场上采取该手艺的产物其实不多。但是，氮化镓材料在很多利用场景中很是需要内含电流检测功能，据程文涛分享，缘由有二： · 无损检测：该材料经由过程提取沟槽中的电流进行采样，因为加工元器件时多个晶胞并联利用，晶胞之间需要高度镜像匹配。是以，可以拔取几个电芯，将旌旗灯号放年夜。这类体例近似在摹拟电子中的镜像电流源，经由过程拔取几个电芯的电流旌旗灯号进行放年夜，镜像放年夜其他沟槽的总功率电流。与传统的串连减流电阻方式比拟，内含电流检测具有显著优势：无损检测，而且因为氮化镓材料开关速度极快，外部取电流的方式会发生额外的感生电动势和庞大的杂讯，进而致使器件利用问题。 · 利用优势：在氮化镓的利用中，内含电流检测不但提高了平安性，还避免了为电流检测支出额外的噪声和效力损掉。这类手艺对确保器件的靠得住性和高效性相当主要。 另外，值得一提的是，CoolGaNTM Smart Sense 产物具有 2 kV 静电放电耐受能力，可毗连到节制器电流感应以实现峰值电流节制和过流庇护。电流检测响应时候约为 200 ns，等在或小在通俗节制器的消隐时候，具有极高的兼容性。 与传统的 150mΩ GaN 晶体管比拟，CoolGaN™ Smart Sense 产物在 RDSs(on) （例如 350 mΩ）更高的环境下，能开云体育app以更低的本钱供给近似的效力和热性 能。另外，这些器件与英飞凌的分立 CoolGaN™ 封装脚位兼容，无需进行结构返工和 PCB 重焊，进一步便利了利用英飞凌 GaN 器件的设计。 集成驱动的CoolGaNTM Drive 在GaN的开辟进程中，门极驱动设计对用户和市场来讲一向是一个困难。时至本日，以电压型驱动为代表的手艺线路仍然面对这一挑战。据程文涛介绍，“电压型驱动有一个特点，需要把它开通到大要5-6V，但不克不及跨越7V，跨越7V门极会侵害，留给设计者的设计余量就是1V摆布，从完全开通到包管它不破坏，大要只能有1V余量，这对设计者难度很年夜。“ 若何解决这个问题呢？很多公司选择将驱动器与器件集成在一个封装内，如许既能高效驱动器件，又能确保其平安靠得住利用。英飞凌的CoolGaN™ Drive就是如许的产物。 这类集成方式的优势在在，无需为了驱动氮化镓器件而下降偏置电压。例如，本来利用硅器件时，驱动电压设置为10V或更高，此刻经由过程CoolGaN™ Drive，可使用不异的偏置电压驱动氮化镓器件，而没必要强行下降电压。这使得CoolGaN™ Drive的利用简单且高效，极年夜简化了用户的利用进程。 据英飞凌科技年夜中华区消费、计较与通信营业高级首席工程师宋清澈介绍，集成驱动GaN具有三年夜优势：起首，对用户而言操作简单很多。第二，由于此刻电源和各类功率装备的成长都是高功率密度化，越做越小，就需要器件在PCB上要减小尺寸，这类集成化可以年夜年夜减小外围贴片的数目，让PCB做的更小，如许集成度会更高。第三，在本钱上也会有优势，由于究竟本来是两个器件再加外围器件，假如把它集成在一路，持久来看，或不异利用量的环境下，集成的对客户来讲物料本钱会比本来分立的方案更有优势。“所以从这几点来讲，集成是将来一个很是主要的成长标的目的，乃至在良多范畴假如不集成，就很难有利用的场景。” 英飞凌的GaN策略：产物结构拓宽，扩产下降本钱 在客岁英飞凌成功收购GaN Systems后，经由过程两边在常识产权、对利用的深入理解等方面优势互补，进一步巩固了英飞凌在氮化镓范畴的市场带领地位，在现有市场中连结竞争优势，同时为将来的成长抢占先机。而另外一方面，GaN的产能和靠得住性也是其制胜的要害。据悉，英飞凌新一代高压和中压CoolGaN系列完全采取8英寸工艺制造，证实了GaN在更年夜晶圆直径上的快速扩大能力。 跟着GaN的本钱下降和高压手艺的成长，和来自客户的接管度提高，可以预感在将来的数据中间、汽车、工业等范畴见到更多的GaN利用。在我们看来，英飞凌一向以本身壮大且进步前辈的半导体产物息争决方案著长，而此次对GaN响应产物种类的拓宽，不但可以或许增强英飞凌在GaN范畴供给整体解决方案的能力，也会助力在其它产物线的发卖。

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8月6日动静，欧洲芯片巨子英飞凌在公布全球裁人1400人后，完成了两家后端制造工场的出售。

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估计2024财年第四时度事迹表示将进一步改良，全部2024财年的营收预期合适之前给出的事迹指点规模 要害字： 半导体 英飞凌

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【2024年4月22日，中国上海讯】近日，英飞凌公布其首个向客户开放利用的尝试室——“英飞凌电源利用尝试室”在位在上海张江的英飞凌年夜中华区总部正式启动。该电源利用尝试室将帮忙英飞凌客户更高效地孵化电源和各类消费电子项目标...

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