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隨著安世半導(dǎo)體（nexperia）發(fā)布首款650V GaN-on-Si FET，我們快速回顧了這項(xiàng)技術(shù)從研發(fā)邁向產(chǎn)業(yè)化的歷程。從大約10年前對(duì)GaN潛力的初步研究，到如今克服GaN-on-Si的挑戰(zhàn)并投入生產(chǎn)。我們相信這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)準(zhǔn)備好提供電源轉(zhuǎn)換效率和功率密度，這對(duì)汽車和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展至關(guān)重要。
任何研究人員或技術(shù)開(kāi)發(fā)人員都會(huì)告訴你，讓一項(xiàng)新技術(shù)走出實(shí)驗(yàn)室并投入到大規(guī)模批量生產(chǎn)一般要花費(fèi)10年或更多時(shí)間。很顯然，氮化鎵（GaN）FET便是如此。自從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，盡管這種III-V直接帶隙半導(dǎo)體材料廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管（LED），但在主流功率晶體管方面的應(yīng)用卻并不順利。
在安世半導(dǎo)體，大約10年前我們就開(kāi)始研究GaN的潛力，那時(shí)安世半導(dǎo)體還是恩智浦的一個(gè)部門。加上它在光電子學(xué)中的應(yīng)用，這種物理性能穩(wěn)定的化合物半導(dǎo)體為高頻大功率設(shè)備提供了許多明顯的性能優(yōu)勢(shì)。這項(xiàng)技術(shù)不僅能輕易地比體硅處理更高的電壓，而且還具有高熱容量和熱導(dǎo)率。因此，在很多方面，對(duì)650V高功率FET而言，這都是一項(xiàng)理想的技術(shù)。
克服GaN-on-Si的挑戰(zhàn)
當(dāng)然，在GaN用于主流高功率FET之前，還需要克服大量的挑戰(zhàn)。首先，從制造業(yè)方面來(lái)看，III-V半導(dǎo)體的加工成本往往很高。能夠成功地在尺寸較大的硅基片增加較厚的GaN外延層，并獲得適當(dāng)?shù)耐庋有阅�，這是使標(biāo)準(zhǔn)150mm（6英寸）晶圓用于初級(jí)生產(chǎn)的關(guān)鍵。這可以為真正的批量生產(chǎn)提供所需的可擴(kuò)展性和降低成本的指標(biāo)。
從FET方面來(lái)看，處理動(dòng)態(tài)RDSon等問(wèn)題對(duì)于實(shí)現(xiàn)客戶需要的設(shè)備性能至關(guān)重要。結(jié)果導(dǎo)致極低的開(kāi)關(guān)品質(zhì)因數(shù)（RDSon x Qgd）和反向恢復(fù)電荷（Qrr）支持高開(kāi)關(guān)頻率，同時(shí)提供較低的功耗和更高效的功率轉(zhuǎn)換。
當(dāng)然，對(duì)于批量生產(chǎn)而言，每臺(tái)設(shè)備都需要可靠地完成它的任務(wù)。因此，在安世半導(dǎo)體，我們利用自身經(jīng)驗(yàn)推動(dòng)汽車MOSFET測(cè)試，在關(guān)鍵可靠性測(cè)試中超過(guò)了AEC-Q101要求的兩倍。這意味著我們花費(fèi)大量時(shí)間重復(fù)測(cè)試GaN設(shè)備，以確保它們?cè)谏芷趦?nèi)能夠可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。
最后，我們需要從應(yīng)用/拓?fù)涞慕嵌葋?lái)看待GaN-on-Si FET的優(yōu)勢(shì)，這點(diǎn)至關(guān)重要。安世半導(dǎo)體能夠表征功能性設(shè)備，并了解它們?cè)诟鞣N拓?fù)渲械倪\(yùn)行情況。這使得我們能夠建立理解和內(nèi)部經(jīng)驗(yàn)，以支持客戶并使GaN成為一項(xiàng)主流功率半導(dǎo)體技術(shù)。
650V GaN FET的理想時(shí)機(jī)
安世半導(dǎo)體發(fā)布的首款650V GaN FET完全符合對(duì)高功率FET不斷增長(zhǎng)的需求。我們的首批設(shè)備將為高端電源提供所需的性能和效率提升，以降低工業(yè)自動(dòng)化、數(shù)據(jù)中心和電信基礎(chǔ)設(shè)施中的功率損耗。隨著我們繼續(xù)開(kāi)發(fā)包括表面貼裝在內(nèi)的汽車合格設(shè)備，GaN-on-Si FET較高的功率密度和效率將會(huì)不斷促進(jìn)動(dòng)力系統(tǒng)的電氣化。
GaN最終完成了從研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化的歷程，開(kāi)始發(fā)揮其作為主流功率晶體管技術(shù)的潛力。查詢進(jìn)一步信息，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)官方網(wǎng)站 http://www.nexperia.cn/products/。（Lisa WU, 365PR Newswire）
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