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    2. 电子资讯网 > 电源/新能源 > 功率器件 > 正文

      GaN功率器件市场趋热 英飞凌新方案细节曝光

      来源:电子资讯网 ? 作者:陆楠,电子资讯 2020年04月08日 18:06 ? 次阅读
      CoolGaN是英飞凌GaN增强模式高电子迁移率晶体管(E-HEMT)系列产品。最近该公司推出了两款进入量产的产品——CoolGaN 600 V增强型HEMT和GaN开关管专用驱动IC GaN EiceDRIVER。籍此我们梳理了一下GaN功率器件在全球市场、产品应用和技术特性方面的信息,以及英飞凌相关业务和此次量产产品的细节。
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      英飞凌的业务面
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      根据英飞凌提供的资料显示,2018年,英飞凌的营收达到75亿欧元,利润率达到17.8%。该公司目前有四个事业部,其中汽车电子占43%,电源管理与多元化市。≒MM)占31%,工业功率控制占17%,数字化安全解决方案占9%。而在全球市场占有率上,英飞凌的功率半导体和智能卡IC排名第一,汽车电子则位居第二。
      2017年全球分立式MOFSFET市场排名
      图:2017年全球分立式MOFSFET市场排名
      据英飞凌大中华区副总裁PMM事业部负责人潘大伟介绍,在PMM市场,英飞凌主要专注于三大领域:能效、物联网和高速大数据。在能效方面,其产品主要是MOSFET数字电源IC、GaN和SiC;在高速大数据方面,主要是与传输相关的LNA/开关、GaN和SiC器件;在物联网方面,则是传感器和雷达。
      “就细分市场而言,我们全球营收的75%来自电源产品,25%来自射频和传感器! 潘大伟说,“按区域分,57%的收入来自大中华区。我们是目前市场上唯一一家掌握所有高压电源技术的企业,产品涵盖Si、SiC和GaN等材料,包括CoolMOS、IGBT、CoolGaN和CoolSiC!
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      GaN的特性和市场面
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      在功率器件中,相对于Si器件,GaN可以做到高压下进行高频且无损耗的开关,可以降低整个电源系统的成本,提高转化效率,并且具有更高的功率密度,更小的体积和更好的散热性能。虽然目前在市场应用中,Si器件还是居于主流,但在高功率和600V-3.3KV的高压应用上,SiC最具性能优势,而在100-600V左右的领域,则GaN具有性能优势。
      据英飞凌科技奥地利股份有限公司PMM资深市场营销经理邓巍介绍,GaN是一种宽禁带半导体材料(WBG),与Si等传统的半导体材料相比,它能够让器件在更高的电压、频率和温度下运行。从结构上看,Si是垂直型的结构,GaN是平面型的结构,前者的带隙是1.1电子伏特,后者则是3.4电子伏特。其实,GaN材料技术早在上世纪60年代就应用于LED产品,在电源类产品中则是最近几年才开始进入市场阶段。
      Si和GaN两种材料的不同结构决定了其不同的器件特性
      图:Si和GaN两种材料的不同结构决定了其不同的器件特性
      邓巍表示,GaN正处于攀升阶段,对于相关技术和产品而言是一个非:玫氖被。目前市场上的GaN方案主要有三种趋势:1、分立式+外部驱动器;2、多片集成。开关和驱动虽然是不同的衬底,但是封装在同一个壳里;3、单片集成。即将GaN的开关、驱动和其他器件作为同衬底进行集成。就成熟度来而言,分立式器件目前最成熟,GaN则可以在多片集成和单片集成中体现出优势,因而渐成趋势。英飞凌的GaN方案是三种都有。
      GaN功率器件应用增长迅速
      图:GaN功率器件应用增长迅速
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      600V CoolGaN的特性
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      据邓巍介绍,英飞凌这款增强型HEMT采用常闭概念,以获得最长的使用寿命。常闭概念可实现两个重要功能,其一P-GaN电阻栅的栅极电压超出正向电压时空穴注入;其二P-GaN漏极接触,避免了电流崩溃。
      “由于目前用户更为熟悉常关式概念,所以,英飞凌在技术细节和工艺上做了一些改动,在栅极加了P-,做成一个市场比较容易理解的常关型器件!钡宋〗馐偷,“此外,动态RDS(ON)是GaN一个棘手的问题,英飞凌通过引入P-解决了这个问题。动态RDS(ON)有很多电子在开关的时候被漏级的电子陷在里面不流通,引入P-可以把表面的电子中和掉,由此解决根本问题!本菹,这个结构目前只有英飞凌和松下可以使用。
      英飞凌这款增强型HEMT采用常闭概念
      图:英飞凌GaN增强模式高电子迁移率晶体管用常闭概念
      总的来看,CoolGaN 600 V增强型HEMT具有很好的优值系数(FOM),由于其栅极电荷极低,且具有极少输出电容,可在反向导通状态下提供优异的动态性能,因此其工作频率很高,并缩小了被动元器件的总体尺寸,提高了功率密度。该器件的PFC变流器里具有超高的能效(2.5 kW PFC能效 > 99.3%),而在相同能效下的功率密度可达到160 W/in3(3.6 kW LLC能效 > 98%)。在谐振拓扑中,CoolGaN线性输出电容可将死区时间缩短至1/8到1/10。
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      Eice DRIVER 驱动芯片的特性
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      由于常闭概念功率器件目前只有英飞凌和松下能做,所以这款600V CoolGaN需要配备专用的驱动芯片进行驱动。该器件的等效电路的栅极是一个二极管进行自钳断式阻性栅极,其内部可将VGS钳位到安全范围,可靠性非常高。据邓巍介绍,不同于传统功率MOSFET的栅极驱动IC,这个针对英飞凌CoolGaN量身定制的栅极驱动IC可提供负输出电压,以快速关断氮化镓开关。在开关应处于关闭状态的整个持续时间内,该器件可以使栅极电压稳定保持为零。这可;aN开关不受噪音导致误接通的影响,哪怕是首脉冲,这对于SMPS实现强健运行至关重要。GaN栅极驱动IC可实现恒定的GaN HEMT开关转换速率,几乎不受工作循环或开关速度影响。这可确保运行稳健性和很高能效,大大缩短研发周期。它集成了电隔离,可在硬开关和软开关应用中实现强健运行。它还可在SMPS一次侧和二次侧之间提供;,并可根据需要在功率级与逻辑级之间提供;。
      “驱动有一些特殊性。并不是所有的客户都有很好的研发能力来驱动GaN的产品,驱动不好就代表它的优势不能最大化! 邓巍说,“我们深刻体会到客户有这个需求,所以自主研发了GaN的三款不同的驱动器,这些专有高压GaN驱动芯片配合GaN开关共同使用,具有最佳的稳健性,最好的效率和最小的研发投入!
      专有GaN驱动芯片的主要优势
      图:专有GaN驱动芯片的主要优势

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      发表于 2020-04-08 10:01 ? 711次阅读
      Empower RF推出固态GaN系统放大器

      GAN之父Goodfellow回顾自己当年的科研...

      近日,NeuroAscent联合创始人、数据科学家Sanyam Bhutani对Ian Goodfe...

      发表于 2020-04-08 09:11 ? 668次阅读
      GAN之父Goodfellow回顾自己当年的科研...

      本届ICLR论文投稿中最热门的关键词当属强化学习

      据雷锋网的介绍,与诸多学术会议通行的单盲、双盲评审制度不同,所有提交的论文都将会公开作者姓名等信息,...

      发表于 2020-04-08 14:57 ? 482次阅读
      本届ICLR论文投稿中最热门的关键词当属强化学习

      讨论热度最高的论文TOP 5

      尽管近期由于生成图像建模的研究进展,从复杂数据集例如 ImageNet 中生成高分辨率、多样性的样本...

      发表于 2020-04-08 11:09 ? 2048次阅读
      讨论热度最高的论文TOP 5

      图像生成领域的一个巨大进展:SAGAN

      近年来,生成图像建模领域出现了不少成果,其中最前沿的是GAN,它能直接从数据中学习,生成高保真、多样...

      发表于 2020-04-08 09:11 ? 615次阅读
      图像生成领域的一个巨大进展:SAGAN

      Pix2Pix与Unity 3D结合,打造专属小...

      论文研究了条件对抗网络作为一种图像到图像转换问题的通用解决方案。这些网络不仅学习从输入图像到输出图像...

      发表于 2020-04-08 09:19 ? 694次阅读
      Pix2Pix与Unity 3D结合,打造专属小...

      GaN和SiC器件或将成为功率转换应用中的新型解...

      基于碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)等材料的新型功率开关技术的出现促使性能大幅提升,超越了基于MO...

      发表于 2020-04-08 09:03 ? 984次阅读
      GaN和SiC器件或将成为功率转换应用中的新型解...

      英飞凌推出第二代适用于各式LIN伺服电机控制应用...

      英飞凌科技股份公司(FSE代码:IFX / OTCQX代码:IFNNY)近日推出第二代嵌入式功率器...

      发表于 2020-04-08 16:33 ? 1209次阅读
      英飞凌推出第二代适用于各式LIN伺服电机控制应用...

      ST和Leti合作研制GaN功率开关器件制造技术

      横跨多重电子应用领域的全球领先的半导体供应商意法半导体和CEA Tech下属的研究所Leti今天宣布...

      发表于 2020-04-08 14:36 ? 1649次阅读
      ST和Leti合作研制GaN功率开关器件制造技术

      基于生成网络(GAN)来辅助艺术家进行更具创意的...

      该项目的目标不是制造一把功能性椅子,而是为人类设计师创造一个激发灵感的“视觉提示”,为了探索了如何让...

      发表于 2020-04-08 10:27 ? 629次阅读
      基于生成网络(GAN)来辅助艺术家进行更具创意的...

      应用于工程系统控制的GaN磁性高电子迁移率晶体管

      英国斯旺西大学和塞尔维亚尼斯大学的研究人员声称他们首次制造出氮化镓(GaN)磁性高电子迁移率晶体管(...

      发表于 2020-04-08 10:45 ? 478次阅读
      应用于工程系统控制的GaN磁性高电子迁移率晶体管

      激光雷达系统正在进入各种其他应用领域

      随着激光雷达的发展,相关市场也会出现增长。据Yole Développement预测,氮化镓功率器件...

      发表于 2020-04-08 16:20 ? 1153次阅读
      激光雷达系统正在进入各种其他应用领域

      英飞凌首推车用碳化硅产品:肖特基二极管

      据外媒报道,在今年的纽伦堡PCIM欧洲展会上,英飞凌(Infineon)推出了首款车用碳化硅产品,肖...

      发表于 2020-04-08 14:36 ? 1202次阅读
      英飞凌首推车用碳化硅产品:肖特基二极管

      详尽解释GAN的发展脉络和最新进展PPT

      GAN 网络是近两年深度学习领域的新秀,一时风头无两。从计算机视觉顶会盛会 CVPR 2018 接受...

      发表于 2020-04-08 09:18 ? 1024次阅读
      详尽解释GAN的发展脉络和最新进展PPT

      艺术创作过程中与生成对抗网络碰撞出的火花

      那么你的角色是什么呢?轻微调整游戏规则(网络的超参数),成为了美术馆馆长(curator)。作为馆长...

      发表于 2020-04-08 08:56 ? 543次阅读
      艺术创作过程中与生成对抗网络碰撞出的火花