650V GaN器件在高功率應用中對SiC構成挑戰(zhàn)

瑞薩電子宣布推出其 Gen 4+ Super GaN 平臺，該平臺具有適用于高功率應用的 650 V、30 毫歐姆氮化鎵器件。此次發(fā)布代表了該公司在收購 Transphorm 并與其控制器和驅動器 IC 產品線集成后對 GaN 技術的持續(xù)投資。

與之前的 35 毫歐姆器件相比，Gen 4+ 平臺的 RDS（on） 和芯片尺寸減小了 14%，直接降低了成本。開關品質因數(shù)提高了 50%，而輸出品質因數(shù)提高了 20% 以上。

在比較測試中，瑞薩電子在 4 kW 電源應用中的損耗比領先的碳化硅 MOSFET 和 JFET 低 10-30%。“在任何頻率下，GaN 的損耗都低于碳化硅，”副總裁 Primit Parikh 解釋道。“這個差距在更高的頻率下會擴大，從 100 kHz 范圍開始。”

當被問及與其他 GaN 供應商的競爭比較時，Parikh 指出了他們的 D 模式架構優(yōu)勢：“我們對 30 毫歐 GaN 所做的工作，它需要競爭對手的 22 至 25 毫歐 E 模式 GaN”才能實現(xiàn)同等性能。

傳統(tǒng)的硅功率器件在功率轉換應用中已達到物理極限。“這是功率的摩爾定律，功率密度隨著時間的推移而增加，”Parikh 解釋說。“GaN 在硅停滯不前的地方起飛。”

該平臺面向基礎設施、服務器和數(shù)據(jù)中心電源、UPS 系統(tǒng)、電池儲能、電動汽車充電基礎設施和太陽能逆變器。這些應用需要更高的效率和緊湊的外形尺寸，這是傳統(tǒng)硅無法提供的。

瑞薩電子與加利福尼亞、日本和臺灣的地理多元化制造保持垂直整合。“正如我們喜歡說的那樣，在氮化鎵中，該過程是產品的一部分，”Parikh 強調說。

該公司正在從 6 英寸擴展到 8 英寸晶圓，同時仔細評估未來的過渡。“當你從 8 英寸到 12 英寸時，你就會從多晶片反應器變成單晶片反應器。這種經濟性并非微不足道，“Parikh 在問答中解釋道。

關于 1200V GaN 開發(fā)，Parikh 證實“我們暫時暫停了 1200V 開發(fā)，因為我們專注于 650、700 伏和我們的生態(tài)系統(tǒng)產品”，同時與特定客戶一起監(jiān)控市場時機。

瑞薩電子通過暫時停止碳化硅開發(fā)來轉移資源。“鑒于碳化硅的市場動態(tài)，瑞薩電子已暫時暫停碳化物，”Parikh 表示，并將投資轉向 GaN 生態(tài)系統(tǒng)的擴展。

“瑞薩電子正在加倍投資 GaN...可能不會加倍，甚至不會三倍，“Parikh 指出，這反映了該公司對 25 瓦到數(shù)千瓦功率范圍的承諾。

現(xiàn)場可靠性數(shù)據(jù)顯示，包括服務器電源、工業(yè) UPS 系統(tǒng)和太陽能微型逆變器在內的各種應用運行時間超過 3150 億小時。然而，Parikh 承認，“截至今天，大部分 GaN 插入都在低功率充電器和適配器市場”，在早期增長階段采用的功率更高。