7月9日，在上海新国际博览中心，英飞凌举办了新一代氮化镓产品发布媒体沟通会，带来了5类氮化镓新品，分别是CoolGaN™ Transistor、CoolGaN™ BDS、CoolGaN™ Smart Sense、CoolGaN™ Drive、CoolGaN™ Control。


在现场，英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务市场总监-程文涛先生针对产品的特性及功能进行了演讲，并在媒体问答环节，和英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务高级首席工程师-宋清亮先生一起，对现场媒体的提问进行了专业解答。


据介绍，氮化镓产品近年来在市场上受到了广泛关注，主要是因为其大幅降低了对能源、成本、材料的需求。


一方面，对比硅、碳化硅，氮化镓拥有最快的开关速度，因此大幅提升了开关频率，于是很多被动元器件就可以做得更小，散热器也可以减小，进而节省了物料。另一方面，氮化镓和碳化硅有同样的优势，用碳化硅或者平面型氮化镓做出来的器件导通阻抗，单位面积上能够做的最小的导通阻抗，都要比硅以数量级的程度减小，进而提升了产品的工作效率。



程文涛先生表示，“目前市场对宽禁带材料接受程度越来越高，硅可能慢慢在一些成熟领域里边保留着自己的应用场景，宽禁带材料市场占有率会越来越大。当然，硅的技术演进也没有停止，我们发现，如果找到一些创新性的做法，硅材料向前发展的空间还是非常大的。但是在演进的速率上，应用宽禁带材料的器件确实会超过应用硅材料的器件”。


据了解，英飞凌收购GaN Systems之后，不仅成为了业界氮化镓IP储量最多的公司，同时氮化镓产品种类得到了大幅拓展。此前，英飞凌主要向市场主要提供分立式功率器件和集成式功率器件两类产品，而目前则对外公布了5类氮化镓相关产品：CoolGaN™ Transistor、CoolGaN™ BDS、CoolGaN™ Smart Sense、CoolGaN™ Drive、CoolGaN™ Control，可广泛应用于快充、电机控制、服务器、光伏、汽车电子等场景。

在现场，程文涛先生也介绍了以上产品的特性和优势。


CoolGaN™ Transistor：以其高效率、快速开关速度和多样化的封装选项而著称，特别适用于高功率密度和高频率的应用场景。这些晶体管在电压高达700V的范围内提供卓越的性能，同时具备增强模式操作、无反向恢复电荷和低栅极及输出电荷等特性，进一步优化了效率和热管理。比如全新CoolGaN™晶体管700 V G4产品系列。与市场上的其他氮化镓（GaN）产品相比，该系列晶体管的输入和输出性能优化了20%，从而提高效率，降低功率损耗，并提供了更具成本效益的解决方案。此外，850V的高瞬态电压承受能力增强了系统在面对电压峰值时的可靠性。


CoolGaN™ BDS：进一步提升了功率系统的性能和成本效益。CoolGaN BDS提供40 V、650 V和850 V的电压双向开关能力，具备出色的软开关和硬开关性能，适用于多种应用，如移动设备USB端口、电池管理系统、逆变器和整流器等。CoolGaN™ BDS高压产品拥有两个带有衬底终端和独立隔离控制的分立栅极。它们利用相同的漂移区来阻断两个方向的电压，即便在重复短路的情况下也具备出色的性能，并且通过使用一个BDS代替四个传统晶体管，可提高效率、密度和可靠性，使应用能够从中受益并大幅节约成本。


CoolGaN™ Smart Sense：集成了无损电流检测功能，简化了设计并降低了功率损耗。它将多种晶体管开关功能集成到单一封装中，特别适合用于消费类USB-C充电器和适配器。此外，CoolGaN™ Smart Sense具有2kV的静电放电耐受能力，可连接到控制器电流感应以实现峰值电流控制和过流保护。电流检测响应时间约为200 ns，小于等于普通控制器的消隐时间，具有极高的兼容性。


CoolGaN™ Drive：在以电压型驱动这个技术为代表的路线里，对比传统的硅器件（设计的驱动电压为10-20V），CoolGaN™ Drive可以通过使用原来的偏置电压就能驱动它，而不用为了驱动它把偏置电压强行降下来，这也是该产品的优势——简单易用。


此外，针对英飞凌氮化镓产品的布局和未来发展，来自英飞凌的二位专家也对媒体提问进行了回复。


问：氮化镓除了在快充以及消费领域的应用以外，英飞凌是否还在开发一些更大功率的器件，比如应用于其他场景的产品？


程文涛：是有的，大约在十年前，由于氮化镓器件成本高，所以英飞凌对氮化镓的产品定位是一些大功率的器件。但后来发现消费类市场中小功率器件领域对氮化镓也有需求。所以在该领域，我们开发的消费类产品比开发工业类产品以及大功率产品会晚一点。从开发初始到现在，直至未来的产品路标里面，我们始终是有大功率产品在规划中的。


问：CoolGaN™是英飞凌的品牌名，在具体氮化镓的技术上，跟竞品相比有代差吗，还是在同一起跑线上？


程文涛：英飞凌在收购GaN Systems之后，在氮化镓领域拥有很大的优势。比如我们对氮化镓从不同技术路线上的认知，变得更加丰富，也更加客观。在这种情况下，由于我们自身代际之间的演变有自己的思路，其他的友商代际之间的演变也有各自的思路。并且可能在新材料中，该技术已经非常成熟，厂商在代际演进中不断把晶胞的密度提高，这是很成熟工艺的做法。但在遇到氮化镓这种新材料时，对于它的结构以及技术等，厂商各自的理念是不尽相同的。


英飞凌氮化镓器件最大的优势就是产能和可靠性。但是具体到功率跟技术层面，由于大家的做法有很多地方有不一样的地方，所以比起来不是那么直接。


问：目前友商做到8英寸，未来可能用12英寸来大幅降低成本，英飞凌有没有这个考虑？


程文涛：英飞凌在菲拉赫（奥地利）和居林（马来西亚）的工厂，致力于扩大碳化硅和氮化镓功率半导体的产能，并计划在质量验证通过后的 3 年内全面过渡到 200 毫米(8 英寸) 产能。其中居林工厂，计划从 2025 年第 1 季度开始，将推出 200 毫米（8 英寸）的产品。


问：友商曾表示服务器的电源功率已经从3千瓦向10千瓦迈进，英飞凌怎么应对这种情况，当功率越高时会怎么应对？


宋清亮：AI服务器中，对AI应用很明显的就是对功率要求越来越高，因为GPU耗电量比传统CPU高很多，大概是1200瓦，峰值可能为1700瓦，传统的CPU就是300-400瓦，峰值达到600瓦。而在单一AI服务器里面，比如英伟达产品中就会有多个AI加速卡。单一机架的功率可能达到50-60千瓦，预计两至三年后就会达到300千瓦，甚至更高，这样对里面用到的AC/DC电源或者AI服务器电源，单个模块的功率从现在传统的3千瓦到5.5千瓦、8千瓦、12千瓦的演进，我们已经看到了这样的趋势。


对于英飞凌大功率开关电源我们认为的重要解决方案，就是综合性解决方案，包括了硅、碳化硅和氮化镓。其原因在于单一AC/DC电源中包括了PFC这种拓扑结构以及DC/DC。对于PFC，因为它的工作频率不高，当电流很大时，比如输入电压90V，这时候电流就会很大。在这种场景我们认为碳化硅MOS具有优势，因为现在碳化硅MOS的尺寸非常小，整个温度变化又很稳定，所以我们认为碳化硅MOS跟PFC是比较合适的。


接下来DC/DC大部分用的可能是LLC谐振拓扑，它的工作频率比较高，所以在此适用于氮化镓，比如把氮化镓用在DC/DC的原边侧、副边侧，而对于输出往往会有防反差、热插拔的要求。所以从AC/DC电源，从PFC到最终的输出时，碳化硅+氮化镓+硅这种综合解决方案，从性价比和性能来说都是最优的方案。所以我们认为，在这个领域英飞凌最有竞争力。刚才有一位媒体朋友提到重要发展应用领域，我们认为从现在开始很快氮化镓会有大量在AI服务器里的使用。


问：此次推出的，包括氮化镓中压和高压的产品，我们是如何划分中压和高压的电压范围？包括在资料中表示，不仅60V-200V划分为一类产品，也有650V-700V划分为一类产品，所以想问咱们是以什么标准去划分的？


程文涛：这是沿袭以前业界称中压跟高压的习惯。目前英飞凌高压指的就是600-700V电压范围，但不排除以后电压会抬高或者有更高电压的产品出来的可能性。目前产品高压指的就是600-700V的电压范围。中压，我们其实最低能够做到40V，40V-200V的范围，也不排除有超出这个范围的产品出现，但是目前的产品门类是40V-200V。


问：之后如果氮化镓的产品还会进一步往更高电压的范围去迈进的话，会不会和碳化硅有所重合？


程文涛：目前在公开媒体上可以看到，有很多研究机构已经在研究这个话题，不只是研究，而且会有些具体的实验在做。从氮化镓诞生到现在，该讨论跟相应研究就从来没有停止过，将来如果当具体商用化的氮化镓器件出现高电压的时候，肯定有一部分是双方会有些融合的场景。


来源： 芯师爷 作者：