以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表的第三代寬禁帶半導體技術(shù)近年來是學術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界共同的關(guān)注熱點。隨著半導體廠商紛紛布局，碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程不斷推進。

        過去的半年時間里，消費產(chǎn)品中的氮化鎵充電器以其體積小巧、充電快速而成為熱點，進一步使氮化鎵技術(shù)在半導體行業(yè)的推進備受矚目，被視為“下一個風口”。

        然而，在消費電子領(lǐng)域的應用并沒有充分發(fā)揮GaN的特長，汽車、工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域，高轉(zhuǎn)換效率、高功率密度的需求不斷涌現(xiàn)，GaN技術(shù)的優(yōu)勢更能得以體現(xiàn)。在功率電子領(lǐng)域中，推出量產(chǎn)GaN產(chǎn)品的廠商并不算多，而推出滿足車規(guī)級要求產(chǎn)品的更是鳳毛麟角，安世半導體（Nexperia）則位列其中。

        安世半導體是全球領(lǐng)先的分立器件、邏輯器件、ESD保護器件與MOSFET器件的專業(yè)制造商，前身為恩智浦半導體（NXP）的標準產(chǎn)品事業(yè)部，公司于2017年初獨立。2019年，聞泰科技完成對安世半導體的并購。

        安世半導體于2019年11月發(fā)布首款GaN FET，正式進入GaN領(lǐng)域。與涉足GaN領(lǐng)域多年的廠商相比，安世半導體算是一個后來者。然而，這個“后浪”顯然不是尋常之輩，而是一位志存高遠的實力悍將。時隔僅半年時間，今年6月8日，安世半導體又發(fā)布了新一代GaN技術(shù)平臺，GaN FET產(chǎn)品性能指標全面升級。

        日前，安世半導體MOS業(yè)務集團大中華區(qū)總監(jiān)李東岳先生接受了本刊專訪，詳細解讀了安世半導體在GaN方面的布局與發(fā)展戰(zhàn)略。

H2 GaN：性能提升，封裝擴充

        安世半導體將本次新推出的氮化鎵技術(shù)稱為“H2 GaN”。相比去年推出的第一代GaN FET，新推出的第二代產(chǎn)品主要升級在于尺寸縮小、導通電阻進一步降低、并在第一代產(chǎn)品TO-247直插式封裝的基礎上另外推出了表貼封裝產(chǎn)品——CCPAK封裝。兩種封裝產(chǎn)品均實現(xiàn)了更出色的開關(guān)和導通性能，并具有更好的穩(wěn)定性。

        李東岳先生介紹到，新的氮化鎵技術(shù)采用了一種貫穿外延層的過孔技術(shù)，減少了缺陷并且芯片尺寸可縮小約24%。TO-247 封裝的新器件，導通電阻（）最大值降低到僅 41 mΩ（25 ℃的典型值為 35 mΩ），同時具有高的柵級閾值電壓和低反向?qū)妷骸CPAK封裝的新器件，將導通電阻值最大值進一步降低到39 mΩ（25℃的典型值為 33 mΩ）。兩種封裝的新器件均符合 AEC-Q101 標準，可滿足汽車應用的要求。

        與第一代產(chǎn)品一樣，安世半導體本次新推出的第二代GaN FET仍然采用了級聯(lián)結(jié)構(gòu)(Cascode),這種技術(shù)的優(yōu)點是驅(qū)動非常簡單，與傳統(tǒng)硅 MOSFET兼容的行業(yè)標準驅(qū)動器；開啟閾值電壓可達到4V，避免誤導通；VGS達到±20V。

        安世半導體本次推出的新的CCPAK封裝產(chǎn)品采用了安世半導體已采用20年的銅夾片表面貼裝技術(shù)，該技術(shù)使產(chǎn)品寄生電感減小三倍，具有更低的開關(guān)損耗和抗電磁干擾能力。

新能源汽車發(fā)展為GaN應用帶來動力

        不同于其他GaN廠商，安世半導體在GaN領(lǐng)域的產(chǎn)品布局，首先就面向了最具挑戰(zhàn)性的應用——汽車領(lǐng)域。

        李東岳先生介紹，安世半導體在汽車領(lǐng)域有著深厚的技術(shù)積累，40%~45%的營收來自于汽車領(lǐng)域。安世半導體與全球汽車領(lǐng)域用戶有著長期和密切的合作，對應用端的需求有深入和前瞻性的洞察。因而，安世半導體在GaN領(lǐng)域的產(chǎn)品布局是基于全球行業(yè)發(fā)展的考量。電動汽車的發(fā)展對電能利用效率、部件尺寸都提出了新的挑戰(zhàn)，而GaN技術(shù)正是攻克這些挑戰(zhàn)的有力武器。盡管近兩年汽車行業(yè)的發(fā)展有所放緩，但新能源汽車的長期發(fā)展前景非?？春茫鳪aN產(chǎn)品在新能源汽車中的未來需求將快速增長。

        對于汽車市場，安世半導體目前推出的GAN039系列非常適合于車載充電機（OBC）和DC-DC變換器的應用，后續(xù)目標市場為牽引逆變器應用。

目前涉足GaN的廠商不少，但推出滿足車規(guī)要求GaN產(chǎn)品的廠商卻很少，其中難點主要在哪些方面？對此，李東岳先生解釋道：首先，車載應用的特點是快速變化的功率循環(huán)波動，電子元器件需要保持這種快速變化下的穩(wěn)定性；第二，車載電子器件通常是工作于高振動、高溫度、高濕度環(huán)境，工作于復雜的熱應力和機械應力下，這種環(huán)境下器件的可靠性是一個嚴峻的挑戰(zhàn)；第三，汽車的應用對部件尺寸、重量和裝配有嚴格要求，相應的元器件需要滿足這些要求；第四，通常工業(yè)應用對器件壽命要求為5年~10年，而汽車應用對器件的壽命要求是15年~20年，這是一個很高的技術(shù)門檻。

        李東岳先生介紹，安世半導體在汽車領(lǐng)域的多年積淀及自有的強大生產(chǎn)能力使安世半導體能夠從設計、材料、設備、生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)保證產(chǎn)品滿足汽車應用所提出的嚴苛挑戰(zhàn)。

工業(yè)領(lǐng)域GaN需求涌現(xiàn)

        工業(yè)領(lǐng)域的應用是安世半導體GaN產(chǎn)品的另一個主要目標市場。主要包括服務器和電信電源、電池儲能和不間斷電源、伺服驅(qū)動器等。

        李東岳先生介紹道，在通信、數(shù)據(jù)中心、航空、軌道交通等領(lǐng)域，看到了越來越多的GaN產(chǎn)品需求，電源領(lǐng)域?qū)Ω咿D(zhuǎn)換效率、高功率密度的要求不斷涌現(xiàn)，GaN產(chǎn)品在工業(yè)領(lǐng)域的應用將持續(xù)增長。服務器和電信電源領(lǐng)域，GaN產(chǎn)品應用于同步整流器能提供高端電源所需的高效率和高功率密度，比如：80+鈦金牌電源單元的需求；電池儲能和不間斷電源應用中，能增加功率密度，并減小輸出濾波器尺寸；GaN技術(shù)應用于伺服驅(qū)動器中，可使輸出電流波形改善，電機損耗和噪音更低。

        李東岳先生表示，相比汽車領(lǐng)域應用更嚴格復雜的認證環(huán)節(jié)，GaN在工業(yè)領(lǐng)域的導入所需的時間更少，也有望先于汽車領(lǐng)域得到快速發(fā)展。安世半導體面向工業(yè)領(lǐng)域GaN產(chǎn)品的布局也將持續(xù)推進，未來將推出更高電壓的產(chǎn)品。

強大生產(chǎn)能力保證產(chǎn)品品質(zhì)和供貨

        對于汽車及工業(yè)等高端應用領(lǐng)域，元器件的性能、穩(wěn)定性、產(chǎn)能都對供應商提出了更高的要求。作為半導體基礎元器件的生產(chǎn)專家，強大的生產(chǎn)制造能力正是安世半導體的特別之處。60多年的半導體行業(yè)專業(yè)經(jīng)驗，分布于全球的5家自有制造廠是安世半導體為客戶持續(xù)提供高品質(zhì)產(chǎn)品和服務的重要保障。安世半導體的產(chǎn)品組合包括包含分立器件、模擬&邏輯ICs、功率MOSFETs等，有超過15 000種產(chǎn)品，年產(chǎn)能達900多億件。

        李東岳先生介紹道，安世半導體后道工廠自動化程度極高，擁有專業(yè)設備設計團隊，高效的供應鏈和安全的生產(chǎn)力，并具有長期的芯片制造代工廠和后道工藝合作伙伴，這將為安世半導體持續(xù)為客戶提供GaN產(chǎn)品和服務帶來強大保障。