以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表的第三代寬禁帶半導體技術近年來是學術界和產業(yè)界共同的關注熱點。隨著半導體廠商紛紛布局，碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）技術的產業(yè)化進程不斷推進。
過去的半年時間里，消費產品中的氮化鎵充電器以其體積小巧、充電快速而成為熱點，進一步使氮化鎵技術在半導體行業(yè)的推進備受矚目，被視為“下一個風口”。
然而，在消費電子領域的應用并沒有充分發(fā)揮GaN的特長，汽車、工業(yè)、航空航天等領域，高轉換效率、高功率密度的需求不斷涌現(xiàn)，GaN技術的優(yōu)勢更能得以體現(xiàn)。在功率電子領域中，推出量產GaN產品的廠商并不算多，而推出滿足車規(guī)級要求產品的更是鳳毛麟角，安世半導體（Nexperia）則位列其中。
安世半導體是全球領先的分立器件、邏輯器件、ESD保護器件與MOSFET器件的專業(yè)制造商，前身為恩智浦半導體（NXP）的標準產品事業(yè)部，公司于2017年初獨立。2019年，聞泰科技完成對安世半導體的并購。
安世半導體于2019年11月發(fā)布首款GaN FET，正式進入GaN領域。與涉足GaN領域多年的廠商相比，安世半導體算是一個后來者。然而，這個“后浪”顯然不是尋常之輩，而是一位志存高遠的實力悍將。時隔僅半年時間，今年6月8日，安世半導體又發(fā)布了新一代GaN技術平臺，GaN FET產品性能指標全面升級。
日前，安世半導體MOS業(yè)務集團大中華區(qū)總監(jiān)李東岳先生接受了本刊專訪，詳細解讀了安世半導體在GaN方面的布局與發(fā)展戰(zhàn)略。
H2 GaN：性能提升，封裝擴充
安世半導體將本次新推出的氮化鎵技術稱為“H2 GaN”。相比去年推出的第一代GaN FET，新推出的第二代產品主要升級在于尺寸縮小、導通電阻進一步降低、并在第一代產品TO-247直插式封裝的基礎上另外推出了表貼封裝產品——CCPAK封裝。兩種封裝產品均實現(xiàn)了更出色的開關和導通性能，并具有更好的穩(wěn)定性。
李東岳先生介紹到，新的氮化鎵技術采用了一種貫穿外延層的過孔技術，減少了缺陷并且芯片尺寸可縮小約24%。TO-247 封裝的新器件，導通電阻（）最大值降低到僅 41 mΩ（25 ℃的典型值為 35 mΩ），同時具有高的柵級閾值電壓和低反向導通電壓。CCPAK封裝的新器件，將導通電阻值最大值進一步降低到39 mΩ（25℃的典型值為 33 mΩ）。兩種封裝的新器件均符合 AEC-Q101 標準，可滿足汽車應用的要求。
與第一代產品一樣，安世半導體本次新推出的第二代GaN FET仍然采用了級聯(lián)結構(Cascode),這種技術的優(yōu)點是驅動非常簡單，與傳統(tǒng)硅 MOSFET兼容的行業(yè)標準驅動器；開啟閾值電壓可達到4V，避免誤導通；VGS達到±20V。
安世半導體本次推出的新的CCPAK封裝產品采用了安世半導體已采用20年的銅夾片表面貼裝技術，該技術使產品寄生電感減小三倍，具有更低的開關損耗和抗電磁干擾能力。
新能源汽車發(fā)展為GaN應用帶來動力
不同于其他GaN廠商，安世半導體在GaN領域的產品布局，首先就面向了最具挑戰(zhàn)性的應用——汽車領域。
李東岳先生介紹，安世半導體在汽車領域有著深厚的技術積累，40%~45%的營收來自于汽車領域。安世半導體與全球汽車領域用戶有著長期和密切的合作，對應用端的需求有深入和前瞻性的洞察。因而，安世半導體在GaN領域的產品布局是基于全球行業(yè)發(fā)展的考量。電動汽車的發(fā)展對電能利用效率、部件尺寸都提出了新的挑戰(zhàn)，而GaN技術正是攻克這些挑戰(zhàn)的有力武器。盡管近兩年汽車行業(yè)的發(fā)展有所放緩，但新能源汽車的長期發(fā)展前景非?？春?，而GaN產品在新能源汽車中的未來需求將快速增長。
對于汽車市場，安世半導體目前推出的GAN039系列非常適合于車載充電機（OBC）和DC-DC變換器的應用，后續(xù)目標市場為牽引逆變器應用。
目前涉足GaN的廠商不少，但推出滿足車規(guī)要求GaN產品的廠商卻很少，其中難點主要在哪些方面？對此，李東岳先生解釋道：首先，車載應用的特點是快速變化的功率循環(huán)波動，電子元器件需要保持這種快速變化下的穩(wěn)定性；第二，車載電子器件通常是工作于高振動、高溫度、高濕度環(huán)境，工作于復雜的熱應力和機械應力下，這種環(huán)境下器件的可靠性是一個嚴峻的挑戰(zhàn)；第三，汽車的應用對部件尺寸、重量和裝配有嚴格要求，相應的元器件需要滿足這些要求；第四，通常工業(yè)應用對器件壽命要求為5年~10年，而汽車應用對器件的壽命要求是15年~20年，這是一個很高的技術門檻。
李東岳先生介紹，安世半導體在汽車領域的多年積淀及自有的強大生產能力使安世半導體能夠從設計、材料、設備、生產等各環(huán)節(jié)保證產品滿足汽車應用所提出的嚴苛挑戰(zhàn)。
工業(yè)領域GaN需求涌現(xiàn)
工業(yè)領域的應用是安世半導體GaN產品的另一個主要目標市場。主要包括服務器和電信電源、電池儲能和不間斷電源、伺服驅動器等。
李東岳先生介紹道，在通信、數(shù)據(jù)中心、航空、軌道交通等領域，看到了越來越多的GaN產品需求，電源領域對高轉換效率、高功率密度的要求不斷涌現(xiàn)，GaN產品在工業(yè)領域的應用將持續(xù)增長。服務器和電信電源領域，GaN產品應用于同步整流器能提供高端電源所需的高效率和高功率密度，比如：80+鈦金牌電源單元的需求；電池儲能和不間斷電源應用中，能增加功率密度，并減小輸出濾波器尺寸；GaN技術應用于伺服驅動器中，可使輸出電流波形改善，電機損耗和噪音更低。
李東岳先生表示，相比汽車領域應用更嚴格復雜的認證環(huán)節(jié)，GaN在工業(yè)領域的導入所需的時間更少，也有望先于汽車領域得到快速發(fā)展。安世半導體面向工業(yè)領域GaN產品的布局也將持續(xù)推進，未來將推出更高電壓的產品。
強大生產能力保證產品品質和供貨
對于汽車及工業(yè)等高端應用領域，元器件的性能、穩(wěn)定性、產能都對供應商提出了更高的要求。作為半導體基礎元器件的生產專家，強大的生產制造能力正是安世半導體的特別之處。60多年的半導體行業(yè)專業(yè)經(jīng)驗，分布于全球的5家自有制造廠是安世半導體為客戶持續(xù)提供高品質產品和服務的重要保障。安世半導體的產品組合包括包含分立器件、模擬&邏輯ICs、功率MOSFETs等，有超過15 000種產品，年產能達900多億件。
李東岳先生介紹道，安世半導體后道工廠自動化程度極高，擁有專業(yè)設備設計團隊，高效的供應鏈和安全的生產力，并具有長期的芯片制造代工廠和后道工藝合作伙伴，這將為安世半導體持續(xù)為客戶提供GaN產品和服務帶來強大保障。