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意法半导体王巧娣:集成驱动器的MasterGaN系列产品让GaN产品开发更简单

荷叶塘 ? 来源:电子发烧友 ? 作者:程文智 ? 2021-04-22 17:55 ? 次阅读

4月14日,2021慕尼黑上海电子展在上海新国际展览中心开幕,电子发烧友网作为展会官方指定的唯一视频采访直播平台,在展馆里建立8个主题直播间,以“智慧工厂、汽车电子、物联网、电力电子、AI、智慧医疗、5G、中国力量”为主线和核心内容,邀请三十余位行业领军人物接受视频采访,为大家分享产业新动向、产品新技术、创新解决方案等。

意法半导体分立器件产品部技术市场经理王巧娣在“电力电子“视频采访直播间接受电子发烧友网采访时表示,目前我们的GaN产品主要应用在消费类产品当中,但在未来五年中,基于第三代半导体材料的电子器件将在激光雷达、5G通信、新能源汽车、特殊行业、人工智能、数据中心以及其他工商业场景中得到广泛采用。下面是我们的详细采访。


图:意法半导体分立器件产品部技术市场经理王巧娣。

这两年功率器件市场的发展很快,GaN等第三代半导体材料在两年迅速落地。请您给我们介绍一下目前意法半导体在第三代半导体领域的GaN战略布局,推出的产品系列。
王巧娣:
在第三代半导体材料中,SiC和GaN的落地产品最为快速。在GaN方面,意法半导体也推出了比较成功的产品系列,比如我们独具特色的MasterGaN系列。

MasterGaN系列产品包括MasterGaN1到MasterGaN5多个产品,覆盖了40W到500W功率范围内的各种消费电子和工业设备电源应用。该系列产品整合了高压智能功率BCD工艺与GaN技术,能够加快节省空间、高能效的环境友好型产品的开发。


图:电子发烧友行业分析师程文智(左)在采访意法半导体的王巧娣(右)。

GaN相关的第三代半导在节能减排方面很重要,请问目前意法半导体MasterGaN具体采用的哪些先进的工艺和技术,加强节能减排? 在中国市场主要针对哪些应用场景?
王巧娣:
节能功能减排是一个非常大的话题,在电力电子,能源这个行业,节能就是如何提高效率,如何提高产品的功率密度等等。在电力电子的不用应用中,有不同的技术要求,比如有的就需要很小的体积,有的需要更高的功率密度。

前面提到的意法半导体独有的MasterGaN系列产品,将我们成熟的高压智能功率BCD6工艺与GaN技术相结合,在半桥配置中集成了一个栅极驱动器和两个增强型GaN晶体管。同时再加上我们的保护设计,以及9×9×1mm GQFN薄型封装设计,保证了产品的高功率密度。

我们通过MasterGaN系列产品全面的市场和应用覆盖范围,引领了这一新的创新浪潮,从而实现了节能的目的。

我们专注于中国所有主要电源市场,其中包括开关电源、充电器和适配器、高压PFC、DC-DC和DC-AC转换器,UPS系统及太阳能储电系统等。

这几年国内也涌现出了很多GaN等第三代半导体产品供应商,您如何看待意法半导体与国内企业的竞争?
王巧娣:
今年,GaN被写入了中国的“第十四个五年经济发展计划”。在政府的大力支持下,第三代半导体产业将加速其大规模技术的自主研发,而GaN的开发必将受益。我们也看到了国内出现了很多GaN企业,而且他们有非常多的产品已经落地,落地产品主要应用在一些消费类产品中。

对于意法半导体来说,我们的相关产品跟他们相比,还是有很大不同的。比如说,我们将GaN产品的驱动、保护,以及上下管都集成在了一起。这与国内企业的单管GaN产品的定位是不一样的。

功率密度是电源系统设计人员的关键指标,尽管GaN具有许多优势,但目前市场上,通常采用分立功率晶体管和驱动IC的方案,这要求设计人员必须学习如何让它们协同工作,实现最佳性能。而意法半导体的MasterGaN方案绕过了这一挑战,缩短了产品上市时间,并能获得预期的性能,同时使封装变得更小、更简单,电路组件更少,系统可靠性更高。

与国内企业的关系方面,作为第三代半导体GaN技术的领先公司,意法半导体将与中国国内企业合作,推动第三代半导体在电子电源领域的应用新趋势。

近期在中国市场的GaN相关产品MasterGaN应用推广的效果?成功案例和应用场景?
王巧娣:
MasterGaN系列产品在国内的推广,得到了比较好的反馈。首先,MasterGaN1是我们去年推出的第一款该系列产品,得到了电源网的最佳产品应用奖。其次,对于应用情况,我们跟相关头部企业合作的具体产品,很快就能在市场中见到。

在本届2021慕尼黑上海电子展上,重点展示的电力电子产品和技术方案有哪些?具备哪些技术优点?
王巧娣:
在本次展会中,意法半导体展示了很多的产品和解决方案,包括电源和能源管理、物联网和5G、汽车电子等等。其中,我们的MasterGAN系列产品,主要展示了MasterGAN1、MasterGAN2、MasterGAN4及相关参考设计。

其中MasterGAN4在中国首次展示,它集成了两个对称的225mΩ RDS(on)、650V氮化镓(GaN)功率晶体管,以及优化的栅极驱动器和电路保护功能,可以简化高达200W的高能效电源变换应用的设计。

作为意法半导体MasterGaN系列的最新产品,MasterGaN4解决了复杂的栅极控制和电路布局难题,简化了宽带隙GaN功率半导体的应用设计。MasterGaN4的输入容许电压为3.3V-15V,可以直接连接到控制器,例如,霍尔效应传感器或微控制器、DSP处理器、FPGA可编程器件等CMOS芯片。

它具有4.75V-9.5V的宽电源电压方便MasterGaN4连接到现有电源轨。内置保护功能包括栅极驱动器互锁、高低边欠压锁定(UVLO)以及过热保护,可进一步简化应用设计。此外,它还有一个专用的关断引脚。

在第三代半导体继续迅猛发展的阶段,意法半导体如何看待未来市场竞争?MasterGaN系列相关产品路线规划图?
王巧娣:
目前我们的GaN产品主要应用在消费类产品当中,但在未来五年中,基于第三代半导体材料的电子器件将在激光雷达、5G通信、新能源汽车、特殊行业、人工智能、数据中心以及其他工商业场景中得到广泛采用。

意法半导体已经做好准备,并将不断推出与GaN和MasterGaN相关的产品,并期望将GaN产品推广到更多的应用中。


图:意法半导体展示的MasterGaN系列评估板。(来源:意法半导体;拍摄:程文智)

对于MasterGaN系列产品,我们去年的时候推出了MasterGaN1,今年年初推出了MasterGaN2,不久前推出了MasterGaN4。今年上半年,意法半导体还会量产品MasterGaN3和MasterGaN5产品。这些不同型号的产品,其内置的导通电阻是不一样的,MasterGaN1的导通电阻是150mΩ,上下管对称;MasterGaN2内部两个650V常关型GaN晶体管的导通电阻分别是150mΩ和225mΩ,上下管是非对称的;MasterGaN4内部的两个650V氮化镓功率晶体管的导通电阻是225mΩ,上下管对称;MasterGaN3将分别是225mΩ和500mΩ;MasterGaN5的上下管将会都是500 mΩ。

之所以带来这样系列的产品,其实是为了给大家带来更好性价比的、更紧凑、更节能,更有效的GaN应用。

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