Navitas Semiconductor 是一家主要的氮化鎵 (GaN) 功率器件供應(yīng)商，在拉斯維加斯舉行的 CES 2023 上展示了其最新產(chǎn)品。這些基于 GaN 的設(shè)備涵蓋從 20-W 手機充電器到 2-kW 數(shù)據(jù)中心電源和 20-kW 電動汽車 (EV) 充電器到兆瓦級并網(wǎng)產(chǎn)品。
在 CES 2023 展會上，Navitas 通過其高級管理人員和 GaN 技術(shù)合作伙伴的演示引起了一些 GaN 的關(guān)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(jīng)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(shù)的許可，HRL 在為軍用射頻和毫米波應(yīng)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(quán)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(shè)立了總部。公司現(xiàn)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(shè)計挑戰(zhàn)
CES 2023 展廳是衡量 GaN 半導(dǎo)體在過去幾年中取得的設(shè)計進展的好地方。Navitas 聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官 Dan Kinzer 表示，缺乏快速且經(jīng)濟高效地驅(qū)動 GaN 晶體管的高性能電路一直是 GaN 半導(dǎo)體潛力的關(guān)鍵限制。
Navitas 通過將 GaN 驅(qū)動和邏輯電路與 GaN 功率 FET 單片集成，找到了解決這一設(shè)計挑戰(zhàn)的方法。這種單片集成可實現(xiàn)高頻電源轉(zhuǎn)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(shè)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(guān)鍵設(shè)計前提。他說，GaN 一直是幫助制造快速高效半導(dǎo)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(guān)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(shè)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。“這是一條死胡同。” 然而，GaN 開關(guān)、GaN 驅(qū)動器、GaN 穩(wěn)壓器、GaN ESD 保護二極管、電平轉(zhuǎn)換、自舉、欠壓鎖定和電流感應(yīng)的集成導(dǎo)致了強大的 GaN IC 的誕生。
熱管理是 GaN 半導(dǎo)體的另一個絆腳石。“GaN 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(shè)計工程師必須確保 GaN 器件不會產(chǎn)生太多熱量。“我們對初始平臺所做的是使用標準 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(guān)的設(shè)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(shù)，因此如果您為習慣于以 50 kHz 工作的電源系統(tǒng)設(shè)計人員提供以 2 MHz 運行的產(chǎn)品，他們將需要一點幫助，”O(jiān)liver 說。“我們創(chuàng)建了圍繞操作方法構(gòu)建的設(shè)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(shù)已經(jīng)跨越從學(xué)術(shù)界到商業(yè)用例的橋梁時進入了 GaN 領(lǐng)域。快進到 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(lǐng)域取代硅的 GaN 解決方案。
就在幾年前，人們還在問 GaN 什么時候會出現(xiàn)。而現(xiàn)在，當 GaN 已經(jīng)出現(xiàn)時，加入 GaN 派對可能有點晚了。Navitas 是為數(shù)不多的 GaN 器件專家之一，現(xiàn)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(guān)，納微似乎是這場 GaN 財富競賽的一部分。
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