发力氮化镓,闻泰科技股票发动机安世半导体带来新一代产品!

winniewei 提交于 周三, 06/17/2020
发力氮化镓,闻泰科技股票发动机安世半导体带来新一代产品!

在中国A股市场,去年闻泰科技在去年上演了一波波澜壮阔的行情,市值从200亿飙升到最高1700亿!为何闻泰科技的股价表现这么好?这是因为闻泰科技去年收购了全球知名的模拟与功率器件供应商---安世半导体(Nexperia)。这家总部位于荷兰奈梅亨的公司,每年可交付900多亿件产品,这些产品在效率(如工艺、尺寸、功率及性能)方面获得行业广泛认可应用于多个行业,有这么好的优质资产,因此安世半导体堪称是闻泰科技的股票发动机。

6月11日,闻泰科技在收购安世半导体剩余股份获得通过,完成之后将合计持有安世半导体98.2%的股权,有望成为中国最大的半导体上市公司。

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除了提供传统的二极管、双极性晶体管、ESD保护器件、MOSFET器件、模拟IC外,安世半导体也提供目前热门的氮化镓场效应晶体管(GaN)产品,我们知道与传统硅器件相比,氮化镓器件(GaN)提供比硅和SiC器件更高的电子饱和速度。高电子迁移率源于二维电子气在组分材料GaN和AIGaN之间的界面处形成的方式。二维电子气体中的载流子比硅等材料更快速地移动。因此,GaN晶体管更适合用于高频功率开关电路,可以提供更高的效率,同时减少电容器和电感器所需的电路板空间。

此外,GaN器件能够在高频、高效率条件下工作对硅器件有挑战性。GaN晶体管的高效率工作可以减少硅基电力电子设备可能需要的散热器和冷却风扇的尺寸,从而可以进一步缩小电力电子设备的体积和重量。

GaN器件有很多独特的优势,例如由于禁带宽度大、高电子饱和速率、抗辐射和耐高温,GaN器件可在200℃以上的高温下工作,能够承载更高的功率密度,可靠性更高;较大禁带宽度和临界击穿电场,使得器件导通电阻减少,有利与提升器件整体的能效;高电子饱和速率,以及较高的载流子迁移率,可让器件工作在更高的开关频率,因为更小的导通电阻、寄生电容及更少的反向恢复电荷,能减少导通及开关损耗,提升系统效率,提升功率密度,从而带来系统整体体积和重量的减小,系统成本得到明显降低。

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据预测,未来GaN功率器件市场会有较快增长,预计到2022年会占有一半以上份额。2019-2022年整个市场的复合增长率高达91%。Yole Développement的一份最新报告预测到2025年,氮化镓市场收入将超过7亿美元。

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目前GaN应用最广泛的是充电器,采用了GaN元件的充电器体积小、重量轻,在发热量、效率转换上相比普通充电器也有更大的优势,大大的提升了消费者的使用体验。不过安世半导体MOS 业务集团大中华区总监李东岳在介绍安世半导体采用新一代H2技术的全新高压氮化镓场效应管产品时表示,随着安世半导体的氮化镓产能提升,氮化镓也将进入更多领域,如新能源汽车、智能电网、数据中心、电信基站-5G、伺服电机等领域。

安世半导体新一代氮化镓有什么特点?

去年,安世半导发布了第一代氮化镓产品---650V的功率器件GAN063-650WSA,这款场效应管的栅极电压(VGS)为+/- 20 V,工作温度范围为-55至+175 °C。GAN063-650WSA的导通电阻是60 mΩ,它采用的是TO-247封装,有快速的开关切换。

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据李东岳介绍,这次安世半导体新推出的采用新一代H2技术的全新高压氮化镓场效应管包含两种封装,TO-247 和Nexperia专有的CCPAK。两者均实现了更出色的开关和导通性能,并具有更好的稳定性。此外,由于采用了级联结构并优化了器件相关参数,Nexperia的氮化镓场效应管无需复杂的驱动和控制,应用设计大为简化;使用标准的硅MOSFET 驱动器也可以很容易地驱动它们。李东岳表示新的氮化镓技术采用了贯穿外延层的过孔,减少了缺陷并且芯片尺寸可缩小约24%。

TO-247 封装的新器件,导通电阻RDS(on)降低到仅 41mΩ(最大值,25℃的典型值为 35mΩ),同时具有高的栅级阀值电压和低反向导通电压。CCPAK封装的新器件,将导通电阻值进一步降低到39mΩ(最大值,25℃的典型值为 33mΩ)。两种封装的新器件均符合 AEC-Q101 标准,可满足汽车应用的要求。

李东岳一直强调,汽车将是氮化镓未来应用的重点市场,汽车行业是Nexperia关注的一个重点,随着电动汽车逐渐取代传统的内燃机汽车,成为个人和公众出行的首选,预计未来二十年,电动汽车销量将迎来大幅增长。李东岳表示新一代氮化镓器件的导通电阻更小,可以实现实现经济高效的高功率转换。相关的应用包括电动汽车的车载充电器、高压DC-DC直流转换器和发动机牵引逆变器; 以及1.5~5kW钛金级的工业电源,比如:机架装配的电信设备、5G设备和数据中心相关设备。

他表示这次新一代产品的CCPAK贴片封装采用了创新的铜夹片封装技术来代替内部的封装引线。这样可以减少寄生损耗,优化电气和热性能,并提高可靠性。CCPAK封装的氮化镓器件提供顶部或底部散热两种配置,使其更通用,并有助于进一步改善散热。 

此外,他表示H2 氮化镓和 H1 氮化镓相比最大的区别是采用了创新的贯穿外延层过孔,这让器件能够同时提供更低的输出电荷和更高的开关特性。增强型氮化镓(e-GaN)的驱动设计比较复杂,但是李东岳表示由于采用了级联结构并优化了器件相关参数,Nexperia的氮化镓场效应管无需复杂的驱动和控制,应用设计大为简化;使用标准的硅MOSFET 驱动器也可以很容易地驱动它们。他表示在安世半导体官网提供了驱动设计参考及应用手册。

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650V TO-247封装的GAN041-650WSB 和 CCPAK 封装的 GAN039-650NBB目前均可提供样品。有关更多信息,包括产品规格和数据表,请访问:www.nexperia.com/gan-fets。 

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