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

        過(guò)去的半年時(shí)間里，消費(fèi)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(diǎn)，進(jìn)一步使氮化鎵技術(shù)在半導(dǎo)體行業(yè)的推進(jìn)備受矚目，被視為“下一個(gè)風(fēng)口”。

        然而，在消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用并沒(méi)有充分發(fā)揮GaN的特長(zhǎng)，汽車(chē)、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(shì)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(chǎng)商并不算多，而推出滿(mǎn)足車(chē)規(guī)級(jí)要求產(chǎn)品的更是鳳毛麟角，安世半導(dǎo)體（Nexperia）則位列其中。

        安世半導(dǎo)體是全球領(lǐng)先的分立器件、邏輯器件、ESD保護(hù)器件與MOSFET器件的專(zhuān)業(yè)制造商，前身為恩智浦半導(dǎo)體（NXP）的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品事業(yè)部，公司于2017年初獨(dú)立。2019年，聞泰科技完成對(duì)安世半導(dǎo)體的并購(gòu)。

        安世半導(dǎo)體于2019年11月發(fā)布首款GaN FET，正式進(jìn)入GaN領(lǐng)域。與涉足GaN領(lǐng)域多年的廠(chǎng)商相比，安世半導(dǎo)體算是一個(gè)后來(lái)者。然而，這個(gè)“后浪”顯然不是尋常之輩，而是一位志存高遠(yuǎn)的實(shí)力悍將。時(shí)隔僅半年時(shí)間，今年6月8日，安世半導(dǎo)體又發(fā)布了新一代GaN技術(shù)平臺(tái)，GaN FET產(chǎn)品性能指標(biāo)全面升級(jí)。

        日前，安世半導(dǎo)體MOS業(yè)務(wù)集團(tuán)大中華區(qū)總監(jiān)李東岳先生接受了本刊專(zhuān)訪(fǎng)，詳細(xì)解讀了安世半導(dǎo)體在GaN方面的布局與發(fā)展戰(zhàn)略。

H2 GaN：性能提升，封裝擴(kuò)充

        安世半導(dǎo)體將本次新推出的氮化鎵技術(shù)稱(chēng)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(jí)在于尺寸縮小、導(dǎo)通電阻進(jìn)一步降低、并在第一代產(chǎn)品TO-247直插式封裝的基礎(chǔ)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(shí)現(xiàn)了更出色的開(kāi)關(guān)和導(dǎo)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(guò)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(dǎo)通電阻（）最大值降低到僅 41 mΩ（25 ℃的典型值為 35 mΩ），同時(shí)具有高的柵級(jí)閾值電壓和低反向?qū)妷骸CPAK封裝的新器件，將導(dǎo)通電阻值最大值進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)，可滿(mǎn)足汽車(chē)應(yīng)用的要求。

        與第一代產(chǎn)品一樣，安世半導(dǎo)體本次新推出的第二代GaN FET仍然采用了級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)(Cascode),這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)非常簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)硅 MOSFET兼容的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)器；開(kāi)啟閾值電壓可達(dá)到4V，避免誤導(dǎo)通；VGS達(dá)到±20V。

        安世半導(dǎo)體本次推出的新的CCPAK封裝產(chǎn)品采用了安世半導(dǎo)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(kāi)關(guān)損耗和抗電磁干擾能力。

新能源汽車(chē)發(fā)展為GaN應(yīng)用帶來(lái)動(dòng)力

        不同于其他GaN廠(chǎng)商，安世半導(dǎo)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(yīng)用——汽車(chē)領(lǐng)域。

        李東岳先生介紹，安世半導(dǎo)體在汽車(chē)領(lǐng)域有著深厚的技術(shù)積累，40%~45%的營(yíng)收來(lái)自于汽車(chē)領(lǐng)域。安世半導(dǎo)體與全球汽車(chē)領(lǐng)域用戶(hù)有著長(zhǎng)期和密切的合作，對(duì)應(yīng)用端的需求有深入和前瞻性的洞察。因而，安世半導(dǎo)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(dòng)汽車(chē)的發(fā)展對(duì)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(chē)行業(yè)的發(fā)展有所放緩，但新能源汽車(chē)的長(zhǎng)期發(fā)展前景非常看好，而GaN產(chǎn)品在新能源汽車(chē)中的未來(lái)需求將快速增長(zhǎng)。

        對(duì)于汽車(chē)市場(chǎng)，安世半導(dǎo)體目前推出的GAN039系列非常適合于車(chē)載充電機(jī)（OBC）和DC-DC變換器的應(yīng)用，后續(xù)目標(biāo)市場(chǎng)為牽引逆變器應(yīng)用。

目前涉足GaN的廠(chǎng)商不少，但推出滿(mǎn)足車(chē)規(guī)要求GaN產(chǎn)品的廠(chǎng)商卻很少，其中難點(diǎn)主要在哪些方面？對(duì)此，李東岳先生解釋道：首先，車(chē)載應(yīng)用的特點(diǎn)是快速變化的功率循環(huán)波動(dòng)，電子元器件需要保持這種快速變化下的穩(wěn)定性；第二，車(chē)載電子器件通常是工作于高振動(dòng)、高溫度、高濕度環(huán)境，工作于復(fù)雜的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力下，這種環(huán)境下器件的可靠性是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)；第三，汽車(chē)的應(yīng)用對(duì)部件尺寸、重量和裝配有嚴(yán)格要求，相應(yīng)的元器件需要滿(mǎn)足這些要求；第四，通常工業(yè)應(yīng)用對(duì)器件壽命要求為5年~10年，而汽車(chē)應(yīng)用對(duì)器件的壽命要求是15年~20年，這是一個(gè)很高的技術(shù)門(mén)檻。

        李東岳先生介紹，安世半導(dǎo)體在汽車(chē)領(lǐng)域的多年積淀及自有的強(qiáng)大生產(chǎn)能力使安世半導(dǎo)體能夠從設(shè)計(jì)、材料、設(shè)備、生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)保證產(chǎn)品滿(mǎn)足汽車(chē)應(yīng)用所提出的嚴(yán)苛挑戰(zhàn)。

工業(yè)領(lǐng)域GaN需求涌現(xiàn)

        工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用是安世半導(dǎo)體GaN產(chǎn)品的另一個(gè)主要目標(biāo)市場(chǎng)。主要包括服務(wù)器和電信電源、電池儲(chǔ)能和不間斷電源、伺服驅(qū)動(dòng)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(lái)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(yīng)用將持續(xù)增長(zhǎng)。服務(wù)器和電信電源領(lǐng)域，GaN產(chǎn)品應(yīng)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(chǔ)能和不間斷電源應(yīng)用中，能增加功率密度，并減小輸出濾波器尺寸；GaN技術(shù)應(yīng)用于伺服驅(qū)動(dòng)器中，可使輸出電流波形改善，電機(jī)損耗和噪音更低。

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

強(qiáng)大生產(chǎn)能力保證產(chǎn)品品質(zhì)和供貨

        對(duì)于汽車(chē)及工業(yè)等高端應(yīng)用領(lǐng)域，元器件的性能、穩(wěn)定性、產(chǎn)能都對(duì)供應(yīng)商提出了更高的要求。作為半導(dǎo)體基礎(chǔ)元器件的生產(chǎn)專(zhuān)家，強(qiáng)大的生產(chǎn)制造能力正是安世半導(dǎo)體的特別之處。60多年的半導(dǎo)體行業(yè)專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)，分布于全球的5家自有制造廠(chǎng)是安世半導(dǎo)體為客戶(hù)持續(xù)提供高品質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)的重要保障。安世半導(dǎo)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(guò)15 000種產(chǎn)品，年產(chǎn)能達(dá)900多億件。

        李東岳先生介紹道，安世半導(dǎo)體后道工廠(chǎng)自動(dòng)化程度極高，擁有專(zhuān)業(yè)設(shè)備設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，高效的供應(yīng)鏈和安全的生產(chǎn)力，并具有長(zhǎng)期的芯片制造代工廠(chǎng)和后道工藝合作伙伴，這將為安世半導(dǎo)體持續(xù)為客戶(hù)提供GaN產(chǎn)品和服務(wù)帶來(lái)強(qiáng)大保障。