編者按：近幾年來,，以氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）材料為代表的第三代半導體器件研發(fā)進程不斷加快,，最近兩年包括英飛凌,、德州儀器、日本松下,、安森美意法半導體等功率器件供應(yīng)商,，紛紛開始量產(chǎn)和供應(yīng)氮化鎵半導體功率器件，從而即將拉開此類器件大規(guī)模普及應(yīng)用的序幕,。
作為業(yè)界最先被看好的第三代半導體材料,，第一個氮化鎵器件直到2010年才實現(xiàn)商用，然而其特性帶給業(yè)界巨大的想像空間,，氮化鎵功率器件市場預(yù)計將在2021年達到3億美元,，2016年到2021年的復(fù)合年增率為86%。
因此,，氮化鎵器件市場吸引了諸多參與者,，這里面既包括EPC、GaN System,、Transphorm,、Navitas等初創(chuàng)新秀，這些初創(chuàng)企業(yè)大多選擇代工廠制造模式,，主要使用臺積電（TSMC）,、Episil或X-FAB作為首選伙伴。與此同時,，有著截然不同特征的公司與功率器件行業(yè)巨頭如英飛凌,、安森美、意法半導體,、松下和德州儀器也都加快了研發(fā)步伐,，紛紛拿出看家本領(lǐng)在氮化鎵功率器件競技場展開競爭。
氮化鎵功率器件領(lǐng)域最近引人關(guān)注的消息是,，英飛凌公司宣布了其600V的CoolGaN增強型HEMT正式開始量產(chǎn),，同時配備了為其專門優(yōu)化的氮化鎵開關(guān)管專用驅(qū)動集成電路EiceDRIVER。
這款氮化鎵功率器件的推出,，使得英飛凌成為目前市場上唯一一家提供涵蓋硅（Si）,、碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等材料的全系列功率產(chǎn)品的公司。
英飛凌大中華區(qū)副總裁潘大偉興奮地對記者表示,，CoolGaN作為英飛凌氮化鎵系列產(chǎn)品的品牌,，未來將會助推英飛凌成為氮化鎵功率器件行業(yè)領(lǐng)導者。
英飛凌最新發(fā)布的CoolGaN 600 V增強型HEMT采用可靠的常閉概念,，它經(jīng)專門優(yōu)化，可實現(xiàn)快速開通和關(guān)斷,。它們可在開關(guān)模式電源（SMPS）中實現(xiàn)高能效和高功率密度,，其優(yōu)值系數(shù)（FOM）在當前市場上的所有600 V器件中首屈一指,。
來自英飛凌科技奧地利股份有限公司資深市場營銷經(jīng)理鄧巍博士，專程從國外飛來協(xié)助此次CoolGaN 600 V增強型HEMT在中國地區(qū)的發(fā)布,，他用詳實的實驗數(shù)據(jù)介紹了這款最新氮化鎵產(chǎn)品,，。
據(jù)鄧巍介紹,，CoolGaN 600 V增強型HEMT在功率因數(shù)校正（PFC）變流器里具有超高的能效（2.5 kW PFC能效 > 99.3％）,，相同能效下的功率密度可達到160 W / in3（3.6 kW LLC能效 > 98％），在諧振拓撲中,，CoolGaN線性輸出電容可將死區(qū)時間縮短至八分之一到十分之一,。
CoolGaN采用專利的常閉式概念柵極解決方案，使得器件可以實現(xiàn)更長使用壽命,。CoolGaN開關(guān)的柵極電荷極低,，且具有極少輸出電容，可在反向?qū)顟B(tài)下提供優(yōu)異的動態(tài)性能,，進而大幅提高工作頻率,，從而通過縮小被動元器件的總體尺寸，提高功率密度,。
CoolGaN技術(shù)整合了英飛凌公司和其收購的IR公司的氮化鎵專利,，同時聯(lián)合日本松下公司以及知名高校的創(chuàng)新成果，CoolGaN的專利技術(shù)只有英飛凌和松下有權(quán)使用,。
潘大偉介紹,，CoolGaN擁有行業(yè)領(lǐng)先的可靠性，在質(zhì)量控制過程中不僅對器件本身進行全面測試,，而且對其在應(yīng)用環(huán)境中的性能進行全面測試,，這確保了CoolGaN開關(guān)滿足甚至優(yōu)于最高質(zhì)量標準。
為了更好地發(fā)揮CoolGaN 600 V增強型HEMT器件的優(yōu)異性能,，英飛凌同時發(fā)布了與其配套使用的專用驅(qū)動電路EiceDRIVER,，以確保CoolGaN開關(guān)實現(xiàn)強健且高效的運行，同時最大限度地減少工程師研發(fā)工作量,，加快將產(chǎn)品推向市場,。
據(jù)鄧巍介紹，不同于傳統(tǒng)功率MOSFET的柵極驅(qū)動集成電路,，這個針對英飛凌CoolGaN量身定制的柵極驅(qū)動集成電路可提供負輸出電壓,，以快速關(guān)斷氮化鎵開關(guān)。在開關(guān)應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)的整個持續(xù)時間內(nèi),，GaN EiceDRIVER IC可以使柵極電壓穩(wěn)定保持為零,。這可保護氮化鎵開關(guān)不受噪音導致誤接通的影響，哪怕是首脈沖，這對于SMPS實現(xiàn)強健運行至關(guān)重要,。
氮化鎵柵極驅(qū)動集成電路可實現(xiàn)恒定的GaN HEMT開關(guān)轉(zhuǎn)換速率,，幾乎不受工作循環(huán)或開關(guān)速度影響，確保運行穩(wěn)健性和很高能效,，大大縮短研發(fā)周期,。它集成了電隔離，可在硬開關(guān)和軟開關(guān)應(yīng)用中實現(xiàn)強健運行,。它還可在SMPS一次側(cè)和二次側(cè)之間提供保護,，并可根據(jù)需要在功率級與邏輯級之間提供保護。
寶威亞太電子（深圳）有限公司是第一批采用英飛凌CoolGaN 600 V增強型HEMT和驅(qū)動集成電路的企業(yè)之一,，該公司成功設(shè)計了一款應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的基于氮化鎵功率器件的6KW的AC/DC電源,，其中使用了英飛凌8*8mm的IGLD60R070D1器件，這款貼片封裝的器件可以在效率,、散熱和空間優(yōu)化方面提供了平衡的解決方案,。
寶威亞太電子（深圳）有限公司研發(fā)部電子設(shè)計助理經(jīng)理陳偉表示，采用氮化鎵功率器件完成電源設(shè)計需要新的設(shè)計方法和理念,，特別是器件驅(qū)動電路的設(shè)計有很大變化,，更需要得到器件供應(yīng)商的技術(shù)支持。雖然傳統(tǒng)的電源設(shè)計方案更安全,，但是同時滿足客戶高功率密度,、高效率和小型化等需求時，氮化鎵功率器件是目前惟一的選擇,。
展望氮化鎵器件的應(yīng)用前景,，潘大傳認為，在不同的目標應(yīng)用中,，電源領(lǐng)域是目前最大的應(yīng)用市場,。高壓和低壓氮化鎵功率器件為交流-直流（AC/DC）、隔離型直流（isolated DC/DC）,、負載點（point of load）功能帶來附加值,。電源領(lǐng)域?qū)⒊蔀榈壍闹髁鲬?yīng)用，氮化鎵也將在電源領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用,，如企業(yè)級超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心服務(wù)器,、通信整流器、適配器,、充電器,、SMPS和無線充電設(shè)施等。