氮化镓功率芯片
“GaNFast 氮化镓功率芯片是下一代功率半导体技术的终极体现。它具有极高的易用性、优秀的性能表现、极为可靠的制式，是每位电力电子设计师的梦想。”
什么是氮化镓功率芯片？
氮化镓(GaN)功率芯片，将多种电力电子器件整合到一个氮化镓芯片上，能有效提高产品充电速度、效率、可靠性和成本效益。在很多案例中，氮化镓功率芯片，能令先进的电源转换拓扑结构，从学术概念和理论达到行业标准，成为落地量产设计的催化剂
氮化镓芯片是提高整个系统性能的关键，是创造出接近“理想开关”的电路构件，即一个能将最小能量的数字信号，转化为无损功率传输的电路构件。
纳微半导体利用横向650V eMode硅基氮化镓技术，创造了专有的AllGaN™工艺设计套件（PDK），以实现集成氮化镓 FET、氮化镓驱动器，逻辑和保护功能于单芯片中。该芯片被封装到行业标准的、低寄生电感、低成本的 5×6mm 或 6×8mm QFN 封装中，用于交流电或400V 直流电的输入应用。
无论是“全桥”还是“半桥”电路设计，纳微 GaNFast 氮化镓功率芯片都能够支持。GaNFast 氮化镓功率芯片具备适用性极强的功率范围和功能，能覆盖移动快速充电器，数据中心、消费市场、可再生能源和电动车/电动交通工具等市场，从几十瓦，到上千瓦的各种应用，这款功率芯片都能应付自如。
半桥电路是电力电子行业的基本拓扑结构，从智能手机充电器到电动汽车的所有领域，都具有适用性。高频开关可以让磁性元件和其他无源元件尺寸缩小，成本和重量因此大幅减少，同时能提供更快的充电体验。然而在半桥电路中，在这样高频率下向浮动的高压侧开关提供电源和信号，一直是业界无法实现的。因为硅器件的开关速度太慢，而且存在驱动器和 FET 之间的寄生阻抗、高电容硅 FET 以及性能不佳的电频转换器/隔离器，导致了硅器件无法做到更高的频率。氮化镓半桥电源芯片包含关键的驱动、逻辑、保护和电源功能，消除了传统半桥解决方案中相关的能量损失、成本过高和设计复杂的问题。
纳微推出的世界上首款氮化镓功率芯片同时能提供高频率和高效率，实现了电力电子领域的高速革命。
氮化镓功率芯片可以使充电器的充电速度提高 3 倍，但体积和重量只有传统硅器件充电器的一半。或者在不增加体积或重量的情况下，提高充电器 3 倍的充电功率。
什么是GaNFast™功率芯片？
GaNFast™ 是纳微半导体旗下的氮化镓功率芯片商标。GaNFast™ 商标也被用于面向消费者的品牌宣传的合作营销计划。在 www.GaNFast.com，您可以按品牌、功率、重量、接口数量与类型，搜索并详细了解 75 个以上量产的氮化镓充电器的信息，通过阅读评测信息，还能购买你认为的最合适的氮化镓充电器。
GaNFast™ 功率芯片是一种易于使用的，高速的，高性能的“数字输入、电源输出” (digital in, power out)模块。由于闸极驱动器的阻抗基本为零，因此集成后可实现关断时的零损耗。此外，厂商也可以根据具体的应用要求，定制和控制开启性能。
谁发明了氮化镓功率芯片？
应用与技术营销副总裁张炬（Jason Zhang）在氮化镓领域工作了 20 多年，专门从事高频、高密度的电源设计。他创造了世界上最小的参考设计，被多家头部厂商采用并投入批量生产。
纳微半导体在 2015 年 APEC 会议上展示了第一批高压单桥和半桥氮化镓功率芯片。这些芯片的性能数据，最高能达 40MHz。一年后，在 APEC 2016 和 PCIM 2016 的主题演讲上，纳微半导体的行业地位因为这些功率芯片而得到巩固，并在 2018 年通过完整的质量检测，发布量产产品。
氮化镓功率芯片有专利吗？
氮化镓功率芯片的生产流程和工厂？
纳微半导体的氮化镓功率芯片是在位于台湾新竹的台积电晶圆厂生产。氮化镓功率芯片是建立在氮化镓外延薄膜层的硅晶圓衬底之上。
在此基础上，纳微半导体采用了标准的 CMOS 加工技术，包括掩膜、蚀刻、扩散、溅射等，可以制造出一个包含成千上万个氮化镓芯片的完整晶圆。用于数据处理的硅芯片，需要 10nm 或更复杂的工艺制程，而纳微半导体的硅基氮化镓晶圆生产线，则使用成本可控、可广泛使用的 250-350nm 制程，使氮化镓芯片的制造工艺具备非常高的成本优势。（低 “资本性支出”）。
然后，晶圆被精准地分割为独立芯片，并在Amkor 和其他合作伙伴手中，采用频率优化的 QFN 封装。
氮化镓功率芯片的优势
更小：GaNFast™ 功率芯片，可实现比传统硅器件芯片 3 倍的充电速度，其尺寸和重量只有前者的一半，并且在能量节约方面，它最高能节约 40% 的能量。
更快：氮化镓电源 IC 的集成设计使其非常容易使用。通过简单的“数字输入、电源输出”操作，布局和控制都很简单。dV/dt 回转率控制和欠压锁定等功能，确保了氮化镓功率芯片能最大限度地提高“一次性成功”的设计的机会，从而极为有效地缩短了产品上市时间。
更加环保：由于裸片尺寸小、制造工艺步骤少和功能集成，氮化镓功率芯片制造时的二氧化碳排放量，比硅器件的充电器解决方案低10倍。在较高的装配水平上，基于氮化镓的充电器，从制造和运输环节产生的碳足迹，只有硅器件充电器的一半。
氮化镓功率芯片如何在高频下实现更高的效率？
氮化镓为单开关电路准谐振反激式带来了低电荷（低电容）、低损耗的优势。和传统慢速的硅器件，以及分立氮化镓的典型开关频率（65kHz）相比，集成式氮化镓器件提升到的 200kHz。
氮化镓电源 IC 在桥式拓扑结构中放大了氮化镓的频率、密度和效率优势，如主动有源钳位反激式（ACF）、图腾柱PFC 和 LLC（CrCM 工作模式）。随着硬开关拓扑结构向软开关拓扑结构的转变，初级 FET 的一般损耗方程可以被最小化。更新后的简单方程使效率在 10 倍的高频率下得到改善。
氮化镓功率芯片有多快？
氮化镓（GaN）是一种新的 “宽禁带 “半导体材料，其开关速度比硅（Si）快100倍，性能提高20倍。
集成化的关键是能減小延迟和消除寄生电感，寄生电感限制了硅和分立氮化镓电路的开关速度。凭借低至5ns的传播延迟和高达 200V/ns 的稳健 dV/dt，传统的 65-100kHz 转换器设计，可以加速到 MHz 甚至更高的速度[链接到 Bodo / Leonardo 文章]。纳微半导体的 GaNFastTM 功率芯片，几乎消除了所有与开关频率相关的损耗，使开关频率提高 10-100 倍，实现在商用领域的可能。
对于低功率充电器，安森美半导体推出了高达 500kHz 的高频 QR 反激式 PWM 控制 IC NCP1342 ，德州仪器推出了高达 800kHz 的主动钳位反激式 (ACF) PWM控制IC UCC28782；对于超过 75W 的充电器设计，高速功率因数校正 (PFC) 控制器 NCP1516 能在 CrCM 工作模式下，达到 500kHz 的开关频率，图腾柱PFC控制器 NCP1680 （CrCM工作模式）工作频率可达 450kHz。
对于更高的功率系统，DoE IV 级 /CoC 2级待机规范并不适用，那么像德州仪器 C2000 DSP 这样的数字控制器，就可使 3200W AC-48V等系统在 1 MHz下运行。
氮化镓功率芯片为什么优于分立式氮化镓功率 FET？
开关波形表现出真正的 “教科书级别”水准。上升和下降边缘非常干净，没有振铃。集成消除了栅极过冲和下冲，而片上零电感保证了没有关断损耗。这种没有振铃或过冲的情况，使半桥电路中的死区时间易于严格控制。
数字输入意味着设计的灵活性，可以选择将 GaNFastTM 氮化镓功率芯片放在主板或副板上，通过接近或远离控制芯片。可编程的 dV/dt 和 UVLO 等功能，纳微半导体有信心确保功率芯片最大的灵活性。
分立式氮化镓的 FET 晶体管不稳定和损耗问题，在技术文档中有更详细的介绍和研究。
氮化镓功率芯片的可靠性如何？
纳微半导体的氮化镓功率芯片，在2018年3月进入市场，器件质量优异。截至 2021 年 5 月 3 日，GaNFast 氮化镓功率芯片的出货量已超过 2 千万片，现场器件使用时间达到 460 亿小时，确认的市场失效为零。
同时，持续可靠性 (ORM) 测试已达到 58 亿个设备小时，失效率(FIT)为 0.16。有关交付和质量指标的实时更新，请前往我们的质量页面。
分立（非集成）氮化镓 FET 的栅极薄弱、裸露在外，没有静电放电 (ESD) 能力，容易导致系统的不稳定和器件故障。而氮化镓功率芯片的额外特性和功能，提高了整个芯片的可靠性表现。纳微半导体的氮化镓功率芯片还具有非常高的电压承受上限，每个部件的规定承受电压可达 800V，每个器件都经过 900V的生产测试。
氮化镓功率芯片被应用在哪里？
氮化镓功率芯片的应用和市场非常广泛。从移动智能手机的快速充电器（如上图所示的 OPPO 50W PPS “Cookie”）、笔记本电脑，到数据中心电源、太阳能逆变器和电动车/电动汽车。
像小米、联想、戴尔、亚马逊等一线厂商已采用了纳微半导体的氮化镓功率芯片。
我能在哪里买到氮化镓功率芯片？
我们在全球的专业经销商可立即提供氮化镓功率芯片，包括得捷电子，可提供7×24小时在线咨询和订购渠道
我在哪里可以获得使用氮化镓功率芯片的设计和应用支持？
