自有技术加持，安世新一代GaN助力工业汽车应用

宽禁带半导体特别是GaN和SiC这两年成为整个功率器件材料关注的焦点，由于GaN具有宽禁带宽度、高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率及更高的抗辐射能力，因而更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。随着技术的不断成熟和成本逐渐下探，越来越多的厂商将这两种技术应用到更广阔的领域中。

近日，分立器件、MOSFET器件、模拟和逻辑IC的低成本、高产能生产专家安世半导体宣布推出新一代H2技术的全新650V GaN（氮化镓）FET，依靠多种自有生产工艺，实现了比之前技术芯片尺寸的缩小以及动态性能的大幅提升。其应用范围瞄准了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; 1.5~5kW钛金级工业电源，用于机架装配的电信设备、5G设备和数据中心相关设备。

针对这些大幅提升的性能，安世半导体MOS业务集团大中华区总监李东岳详细解析了安世半导体的GaN FET蓝图以及新一代GaN FET的特性。安世半导体从2019年进入高压宽带隙半导体市场，推出基于H1氮化镓技术的650 V 50 mΩ GaN063-650WSA的GaN FET，采用符合行业标准的TO-247封装。李东岳H1系列采用级联结构(cascode) 的氮化镓技术，可以助力工程师简化应用设计且无需复杂的驱动和控制。

为了适应市场对小型化和更高能效的需求，安世半导体今年推出了基于H2氮化镓技术的新产品，采用创新的贯穿外延层过孔，减少缺陷和提高成品率；芯片尺寸缩小24%, 提供市场领先的导通电阻。新产品除了继续使用 级联结构(cascode)以实现驱动简单的兼容标准传统硅MOSFET驱动器外，新技术的应用提供了更高的开关稳定性并使得动态特性提升了15%。

除了在GaN材料技术方面取得突破之外，基于H2 GaN技术的产品还采用了安世20年经验的车规级铜夹片专业技术，作为铜夹片表面贴装技术的创新者，安世可以实现行业领先的性能，从而为汽车行业提供高产量、高质量铜夹片氮化镓产品。采用铜夹片方式，可以将寄生电感减小三倍，从而实现更低的开关损耗和电磁干扰。同时相对于引线(wire-bond)技术，有着更高的可靠性。具体的散热指标为Rth(j-mb)<0.5K/W，采用灵活的海鸥引脚可以提供高板级可靠性，并且兼容SMD焊接和AOI。由于安世半导体具有自己的独立生产线和前道与后道的工艺，因此所有的GaN产品都将由安世的工厂生产，因此能够保证产品的质量和供货。

李东岳介绍安世此次基于H2 GaN的产品提供两种封装方式三种产品，提供传统的TO-247封装的650V MOSFET，芯片尺寸更小且衬底无垫片的封装，实现了41 mΩ的导通电阻，相比前一系列降低了18%。采用行业领先的表面贴装技术的CCPAK铜夹片封装则可以实现顶部或底部散热，并且导通电阻仅为39 mΩ，更多的将面向汽车市场应用。李东岳特别指出，2021年安世半导体将推出符合汽车AEC-Q101标准的新一代GaN产品，实现175度结温，更好的满足高温高湿以及高振动环境及高功率密度高效率的市场需求。

谈到H2 GaN技术产品的应用，李东岳认为工业是最先应用的市场，通过提供更高效率助力工业应用，重点是在服务器、通讯电源等商业设备上的同步整流器，通过提供高端电源所需的高效率和高功率密度帮助其满足80+的钛金牌电源单元认证要求。另一个是电池储能以及不间断电源，可以大幅提高效率及增加系统的功率密度，并减小输出滤波器尺寸。此外伺服驱动器方面，可以提供输出电流波形改善，提供更低的电机损耗和噪音。

在工业市场之外，安世还瞄准了车规市场。作为汽车分离器件的领导者，安世半导体具有完全自己生产的符合AEQ-101车规标准的产品系列。此次推出的H2 GaN技术产品在车载中的应用重点瞄准了GAN039 产品最适合的两种电动汽车应用 – 车载充电机(OBC) 和 直流-直流(DC-DC) 转换器。当然，李东岳表示安世并不满足这两个应用，将开发出满足车厂要求的各类功率产品。比如安世会开发更高电压和更高性能的产品，比如900V甚至1200V的GaN FET，特别是像GaN牵引逆变器应用。相比于SiC产品，硅基GaN同样可以提升到1200V，并且工艺更容易实现，产能更大，成本更具优势。