氮化鎵技術(shù)討論，第三部分

所以，我想說(shuō)這個(gè)概念是完全可擴(kuò)展的。因此，我們可以為低功率制作非常高的 RDS (on) 部件，或?yàn)楦吖β手谱鞣浅５偷?RDS (on) 部件。通過(guò)簡(jiǎn)單地重塑設(shè)計(jì)，它可以擴(kuò)展到低電壓，但這個(gè)概念是成立的。這就是我們基本上認(rèn)為我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了最初目標(biāo)的方式。

考慮過(guò)引入單片集成到功率晶體管中的柵極驅(qū)動(dòng)器的主題，但我想說(shuō)，這是一個(gè)非常好的低功耗解決方案(今天，我們知道市場(chǎng)正在告訴這一點(diǎn))。但它可能會(huì)在高功率時(shí)變得有損。我會(huì)說(shuō)，由于片上熱耦合，驅(qū)動(dòng)器可能會(huì)因功率晶體管的自熱而遭受額外的損失。因此，我們認(rèn)為最好讓我們的客戶(hù)繼續(xù)使用他們多年來(lái)一直使用硅的 MOSFET 驅(qū)動(dòng)器，以保留對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)器的選擇。現(xiàn)在，最終每個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器都可以與 E 模式 GaN 耦合，這基本上就像 MOSFET 一樣驅(qū)動(dòng) GaN。

我現(xiàn)在想評(píng)論的一個(gè)話(huà)題是熱管理方面的。雖然寬帶隙半導(dǎo)體、氮化鎵，但不僅如此，碳化硅解決方案也承諾更高的工作溫度和更高的效率。如我們所知，設(shè)計(jì)人員在將這些設(shè)備設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中時(shí)還需要考慮熱管理問(wèn)題?

那么，我們的技術(shù)策略是什么?我們?nèi)绾慰创S著功率密度不斷提高的熱管理需求對(duì)工藝和封裝技術(shù)未來(lái)發(fā)展的影響?

這是一個(gè)很好的觀點(diǎn)。當(dāng)然，你知道，Maurizio，我們大多數(shù)參與 GaN 的人經(jīng)常強(qiáng)調(diào) GaN 的一個(gè)好處是，可以在比目前基于硅架構(gòu)的正常開(kāi)關(guān)頻率高得多的情況下實(shí)現(xiàn)非常高的效率。當(dāng)然，在這樣做時(shí)，我們說(shuō)應(yīng)使用可表面貼裝的封裝，以減少電感并支持高頻。否則包裹會(huì)成為真正的瓶頸，對(duì)吧?因此，人們無(wú)法充分利用 GaN 的優(yōu)勢(shì)。

不幸的是，可用于大功率的 SMD 封裝并不多，制造電源的人們?nèi)匀环浅Ｒ蕾?lài) TO-220、TO-247 等整體封裝。CGD 以 DFN 8×8、DFN 5×6 等 SMD 封裝進(jìn)入市場(chǎng)，適用于中低功率應(yīng)用。但它也非常重要，特別是對(duì)于高功率部分，為了支持?jǐn)?shù)據(jù)中心服務(wù)器對(duì)效率的高需求，所以假設(shè)超過(guò) 1 千瓦，開(kāi)發(fā)熱增強(qiáng) SMD 解決方案非常重要，我們正在這樣做與我們的組裝現(xiàn)場(chǎng)。當(dāng)然，它們的熱阻非常低。我們將在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候分享這些。

原則上，主題是：使用 GaN，我們?cè)试S用戶(hù)縮小他的應(yīng)用程序，但熱量仍然存在。它必須以某種方式消散。我們正在走向死胡同嗎?所以，我想說(shuō)，首先，我們使用 GaN 是安全的，因?yàn)槿藗儜?yīng)該注意到 GaN 的開(kāi)關(guān)損耗是迄今為止最低的。因此，輸出損耗明顯低于任何其他技術(shù)。柵極電荷比硅好10倍，低于硅和碳化硅。

因此，部分答案是，對(duì)于 GaN，我們必須處理低得多的熱量才能消散。但是當(dāng)然，散熱這個(gè)話(huà)題很重要，我認(rèn)為未來(lái)幾年我們將看到市場(chǎng)發(fā)展的方向之一可能是采用芯片嵌入等解決方案，它可以通過(guò)很多方式顯著降低熱阻PCB 內(nèi)部更有效的熱管理。但總的來(lái)說(shuō)，我也會(huì)說(shuō)來(lái)自 GaN 制造商的其他元素可以幫助改善 PCB 級(jí)別的冷卻。

我之前說(shuō)過(guò)，我們正在將傳感和保護(hù)功能集成到 GaN HEMT 中?？紤]集成電流感應(yīng)。通常，為了檢測(cè)電流，需要添加外部檢測(cè)電阻器，這當(dāng)然會(huì)阻止將晶體管連接到接地層。通過(guò)將這一功能引入 HEMT，現(xiàn)在可以將 HEMT 源連接到地。通過(guò)這種方式，冷卻可以更加有效，因?yàn)楝F(xiàn)在我們可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)冷卻路徑，并專(zhuān)注于實(shí)現(xiàn)較低的工作溫度，反之亦然。對(duì)于相同的熱量，我們可以使用更高的 RDS (on)。

這就是 50 伏以下 IC-GaN 技術(shù)中包含的全部?jī)?nèi)容。所以，這是一個(gè)組合。晶體管技術(shù)可以改善冷卻或?yàn)橛脩?hù)提供更多的自由度。但是，當(dāng)然，從封裝的角度來(lái)看，仍然可以做很多事情來(lái)幫助 SMD 技術(shù)變得像通孔一樣具有性能。