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相對(duì)于微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)的發(fā)展相對(duì)緩慢。電子產(chǎn)品的尺寸越來越小、性能越來越強(qiáng)，但與之配套的電源卻很久沒有實(shí)現(xiàn)大幅進(jìn)步。不過，僵局很快就會(huì)被打破。總部位于美國加州El Segundo的Navitas公司（納微半導(dǎo)體）研發(fā)的的GaN（氮化鎵）功率集成電路技術(shù)將為電源技術(shù)帶來一場(chǎng)革命。 我們知道，要縮小外圍無源器件的尺寸，電源的開關(guān)頻率越高越好。然而，傳統(tǒng)的硅器件不能支持太高的頻率，因?yàn)檫@樣會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗過大，效率下降。新的功率半導(dǎo)體材料如SiC和GaN則可以在更高的頻率下工作，所以這兩種材料成為了業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。 據(jù)Navitas（拉丁語“能源”之意）公司共同創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官/首席運(yùn)營官Dan Kinzer先生介紹，GaN功率IC可以在高達(dá)10MHz的頻率下工作，而且在軟開關(guān)模式下其效率不但不會(huì)隨著頻率的升高而衰減，反而會(huì)得到提高。因而，GaN功率IC在縮減系統(tǒng)體積、重量和成本的同時(shí)，還可以大幅降低系統(tǒng)能耗，最高可以比硅器件節(jié)能5倍。 
當(dāng)然，GaN功率器件并非Navitas公司所獨(dú)有，但GaN功率集成電路的確是Navitas的獨(dú)有技術(shù)。也就是說，目前僅有Navitas公司可提供GaN功率IC，其他公司生產(chǎn)的不過是GaN分立器件。 這里要介紹一下新型材料GaN和SiC的特性區(qū)別。SiC為垂直結(jié)構(gòu)，更適合1kV以上大電壓應(yīng)用，如光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等，而GaN為平面結(jié)構(gòu)，與硅材料類似，可以制作集成電路，適合1kV以下的各類供電應(yīng)用。2014年才創(chuàng)立的Navitas主攻的就是GaN功率IC這一頗具市場(chǎng)前景的技術(shù)空白。該公司的六位高層管理人士都具有資深技術(shù)背景，就連銷售及市場(chǎng)推廣副總裁Stephen Oliver也持有數(shù)項(xiàng)功率半導(dǎo)體專利。如今，該公司發(fā)布的專利總數(shù)已經(jīng)超過200項(xiàng)。 在這里我們不由地感慨一下美國硅谷的人才優(yōu)勢(shì)，以及整個(gè)美國教育系統(tǒng)和高科技行業(yè)孕育創(chuàng)新人才的深厚土壤。相比之下，中國經(jīng)濟(jì)雖然發(fā)展迅速，但在高端人才方面還十分欠缺，而且孕育、涵養(yǎng)人才的生態(tài)系統(tǒng)與美國相比差距仍然巨大。不過，中國的優(yōu)勢(shì)是，華人人才的年齡更小，時(shí)間在我們這邊。 Navita的AllGaN產(chǎn)品包括單片式GaN功率IC和半橋GaN功率IC，工作電壓在650V，集成有GaN FET、GaN驅(qū)動(dòng)器、GaN邏輯（電平轉(zhuǎn)移、引導(dǎo)、UVLO、擊穿和ESD），如下圖所示。在一片GaN晶片上集成多種電路的設(shè)計(jì)簡化了系統(tǒng)，縮小了系統(tǒng)尺寸并優(yōu)化了性能。據(jù)介紹，該系列產(chǎn)品最大功率可達(dá)3.2kW，用途十分廣泛。
最近，Navitas公司發(fā)布了一款基于GaN功率IC技術(shù)的65W筆記本電腦適配器方案，該方案可讓現(xiàn)有的適配器體積縮小5倍，尺寸相當(dāng)于手機(jī)充電器。詳情點(diǎn)擊這里：http://m.54549.cn/thread-516954-1-1.html。實(shí)際上，這只是GaN功率IC技術(shù)應(yīng)用的開端，我們期待它在更多的領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，改變我們的生活。 |
