Navitas Semiconductor 是一家主要的氮化鎵 (GaN) 功率器件供應商，在拉斯維加斯舉行的 CES 2023 上展示了其最新產品。這些基于 GaN 的設備涵蓋從 20-W 手機充電器到 2-kW 數據中心電源和 20-kW 電動汽車 (EV) 充電器到兆瓦級并網產品。
在 CES 2023 展會上，Navitas 通過其高級管理人員和 GaN 技術合作伙伴的演示引起了一些 GaN 的關注。該公司還能夠突出其“讓我們的世界通電”的主題，同時為展位參觀者宣布了各種獎品。Navitas 在拉丁語中意為能量，自從在加利福尼亞州馬里布的休斯研究實驗室 (HRL) 停車場的拖車上成立以來，已經走過了漫長的道路。
它由前 International Rectifier (HRL) 高管 Gene Sheridan 和 Dan Kinzer 于 2013 年創(chuàng)立。第二年，投資公司 MalibuIQ 從 HRL 獲得了 GaN 電力電子技術的許可，HRL 在為軍用射頻和毫米波應用成熟 GaN 器件方面做了大量工作。
2015 年 7 月，Navitas 籌集了 1510 萬美元的股權融資。它還從拖車搬到了加利福尼亞州的埃爾塞貢多，最終在加利福尼亞州托倫斯設立了總部。公司現有員工約200人;其中大約一半在美國，其余在亞洲和歐洲的不同地區(qū)。
GaN 設計挑戰(zhàn)
CES 2023 展廳是衡量 GaN 半導體在過去幾年中取得的設計進展的好地方。Navitas 聯合創(chuàng)始人兼首席技術官 Dan Kinzer 表示，缺乏快速且經濟高效地驅動 GaN 晶體管的高性能電路一直是 GaN 半導體潛力的關鍵限制。
Navitas 通過將 GaN 驅動和邏輯電路與 GaN 功率 FET 單片集成，找到了解決這一設計挑戰(zhàn)的方法。這種單片集成可實現高頻電源轉換，并能夠縮小變壓器、EMI 濾波器和輸出電容器等無源元件。這反過來又促進了可以將舊的和慢速硅設備的一半尺寸和重量充電速度提高 3 倍的解決方案。
Navitas Semiconductor 企業(yè)營銷副總裁 Stephen Oliver在公司展位與EDN交談時進一步闡述了 GaN 器件的這一關鍵設計前提。他說，GaN 一直是幫助制造快速高效半導體的重要材料，但它有一個大問題：柵極。它非常脆弱，如果給它施加太大的電壓，它就會壞掉。因此，當您的開關帶有易受攻擊的柵極時，您必須對其進行大量保護。這會占用更多的空間和設計成本。
此外，Oliver 警告說，您仍有機會獲得電壓尖峰。所以，你必須放慢速度，甚至考慮回到硅片?！斑@是一條死胡同?！?然而，GaN 開關、GaN 驅動器、GaN 穩(wěn)壓器、GaN ESD 保護二極管、電平轉換、自舉、欠壓鎖定和電流感應的集成導致了強大的 GaN IC 的誕生。
熱管理是 GaN 半導體的另一個絆腳石?！癎aN 的好處是電阻比硅低得多，這讓你可以開發(fā)出非常小的芯片，”O(jiān)liver 說。“不好的是，較小的芯片表面積較小，因此對外界的熱阻會降低。” 因此，設計工程師必須確保 GaN 器件不會產生太多熱量?！拔覀儗Τ跏计脚_所做的是使用標準 QFN 封裝尺寸，”O(jiān)liver 補充道。
GaN 的功率中斷
為了克服與 GaN 相關的設計挑戰(zhàn)，Navitas 還采用了平臺級或系統(tǒng)級方法。“這是一項新技術，因此如果您為習慣于以 50 kHz 工作的電源系統(tǒng)設計人員提供以 2 MHz 運行的產品，他們將需要一點幫助，”O(jiān)liver 說?！拔覀儎?chuàng)建了圍繞操作方法構建的設計平臺，以便工程師可以審查材料清單等必要的細節(jié)?！?
Navitas 在這種寬帶隙 (WBG) 技術已經跨越從學術界到商業(yè)用例的橋梁時進入了 GaN 領域?？爝M到 2023 年，這位 GaN 專家在與 TSMC 合作晶圓和 Amkor 進行封裝的同時，有信心繼續(xù)提供可以在電力電子領域取代硅的 GaN 解決方案。
圖 3在移動充電器和數據中心電源之后，EV 是 GaN 功率器件的下一個前沿領域之一。資料來源：納微半導體
就在幾年前，人們還在問 GaN 什么時候會出現。而現在，當 GaN 已經出現時，加入 GaN 派對可能有點晚了。Navitas 是為數不多的 GaN 器件專家之一，現在是這場電力電子市場顛覆的一部分。2023 年可能與市場滲透有關，納微似乎是這場 GaN 財富競賽的一部分。
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