安世半導體推出“新老技術(shù)”融合的GaN新品，到底有何不同？

根據(jù)市場調(diào)研機構(gòu) Yole 的統(tǒng)計，2018 年全球氮化鎵(GaN)功率和射頻相加的市場規(guī)模僅有 4000 萬美元，僅僅一年之后的 2019 年全球氮化鎵半導體器件市場規(guī)模就達到了 9.749 億美元，增速和增量驚人。

氮化鎵被譽為繼第一代 Ge、Si 半導體材料、第二代 GaAs、InP 化合物半導體材料之后的第三代半導體材料，具有帶隙寬、導熱率高、化學性能穩(wěn)定、抗輻照能力強等特點，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件等方面有著廣闊的應用前景。

安世半導體（Nexperia）于 2019 年進入高壓寬帶隙半導體市場。2019 年 11 月，安世半導體推出 650V 的功率器件 GAN063-650WSA，宣布其進入氮化鎵場效應管市場。GAN063-650WSA 采用級聯(lián)結(jié)構(gòu)(cascode) 的氮化鎵技術(shù)，無需復雜的驅(qū)動和控制，更方便工程師進行開發(fā)設計。此外，GAN063-650WSA 采用符合行業(yè)標準的 TO-247 封裝方式，這種小外形封裝形式能夠幫助節(jié)約設計空間。

不得不說，在快速爆發(fā)的氮化鎵市場中，安世半導體的推進速度非?？?。近日，安世半導體宣布推出新一代 650V 氮化鎵技術(shù)，其帶來了怎樣的改變？與非網(wǎng)在此為大家揭曉。

創(chuàng)新的 H2 氮化鎵技術(shù)
安世半導體將新一代 650V 氮化鎵技術(shù)命名為 H2 氮化鎵，和 H1 氮化鎵相比有一些相似之處，同樣都是高電子遷移率氮化鎵技術(shù)，繼續(xù)使用級聯(lián)結(jié)構(gòu)。

為什么會繼續(xù)采用級聯(lián)結(jié)構(gòu)？安世半導體 MOS 業(yè)務集團大中華區(qū)總監(jiān)李東岳先生解釋稱：“級聯(lián)結(jié)構(gòu)的一個明顯優(yōu)勢就是柵極驅(qū)動非常簡單，并不需要附加驅(qū)動，可以承受的正反向耐壓和傳統(tǒng) 30V 硅 MOS 是一樣的，這樣在設計和使用的過程中柵極的可靠性就非常強?！?/p>

安世半導體 MOS 業(yè)務集團大中華區(qū)總監(jiān)李東岳先生

H2 氮化鎵的改進點：

• 采用創(chuàng)新的貫穿外延層過孔，減少缺陷，提高成品率，并且讓芯片尺寸縮小 24%, 提供市場領先的導通電阻；
• 更高的開關穩(wěn)定性；
• 動態(tài)特性提升 15%。

安世半導體工作人員表示：“H2 氮化鎵和 H1 氮化鎵相比最大的區(qū)別是我們采用了創(chuàng)新的貫穿外延層過孔，這讓我們的器件能夠同時提供更低的輸出電荷和更高的開關特性?！?/p>

采用 20 年的銅夾片專業(yè)技術(shù)
此次，安世半導體采用 H2 氮化鎵技術(shù)打造的新品采用兩種封裝形式。一種是 TO-247 封裝形式，即襯底無墊片封裝，其熱阻系數(shù)和動態(tài)參數(shù)比較低，相對于第一代來講，內(nèi)阻降低至 41mΩ，下降幅度達 18%；一種是 CCPAK 銅夾片貼片封裝形式，這種封裝方案擁有兩款產(chǎn)品（GAN039-650NTB/NBB），分別為頂部散熱和底部散熱，通過行業(yè)領先的表面貼裝技術(shù)使得器件內(nèi)阻只有 39mΩ。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。

安世半導體氮化鎵戰(zhàn)略營銷總監(jiān) Dilder Chowdhury 表示：“客戶需要導通電阻 RDS(on)為 30~40m?的 650V 新器件，以便實現(xiàn)經(jīng)濟高效的高功率轉(zhuǎn)換。相關的應用包括電動汽車的車載充電器、高壓 DC-DC 直流轉(zhuǎn)換器和發(fā)動機牽引逆變器; 以及 1.5~5kW 鈦金級的工業(yè)電源，比如:機架裝配的電信設備、5G 設備和數(shù)據(jù)中心相關設備。Nexperia 持續(xù)投資氮化鎵開發(fā)，并采用新技術(shù)擴充產(chǎn)品組合。首先為功率模塊制造商提供了傳統(tǒng)的 TO-247 封裝器件和裸芯片，并隨后提供我們高性能的 CCPAK 貼片封裝的器件?！?/p>

TO-247 封裝是新品和上一代產(chǎn)品的共同點之一。TO-247 封裝尺寸介于模塊與單管之間，能封裝大部分的電子元器件，用作大功率開關管的話，其耐壓和電流會比較大。

CCPAK 貼片封裝采用了創(chuàng)新的銅夾片封裝技術(shù)來代替內(nèi)部的封裝引線。這樣可以減少寄生損耗，優(yōu)化電氣和熱性能，并提高可靠性。李東岳在介紹時提到：“安世半導體是銅夾片表面貼裝技術(shù)的創(chuàng)新者，擁有 20 年的車規(guī)級銅夾片專業(yè)技術(shù)經(jīng)驗?！?/p>

從他的介紹中我們獲知，除了器件內(nèi)阻更小，CCPAK 貼片封裝還帶來了如下好處：

• 寄生電感減小三倍，更低的開關損耗和電磁干擾；
• 更高的可靠性 vs. 引線(wire-bond)技術(shù)；
• 低 Rth(j-mb) 典型值 (<0.5 K/W) ，實現(xiàn)最佳散熱性能；
• 175 °C Tj 最大值；
• 靈活的引腳，可提高溫度循環(huán)變化的可靠性；
• 靈活的海鷗引腳提供高板級可靠性；
• 兼容 SMD 焊接和 AOI。

融合了最新的 H2 氮化鎵技術(shù)和 20 年的銅夾片專業(yè)技術(shù)打造的安世半導體氮化鎵新品滿足工業(yè)級，將賦能服務器 / 電信電源 – 同步整流器、電池儲能、不間斷電源和伺服驅(qū)動器等工業(yè)場景。同時，安世半導體氮化鎵新品也能夠滿足車規(guī)級，安世半導體的全球自有化生產(chǎn)基地使其能夠向市場提供真正符合車規(guī)級 AEC-Q101 的產(chǎn)品。
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