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GaN功率器件价格终于看齐MOSFET,你会用吗?

2015-05-02 Yorbe Zhang 阅读:
高大上的GaN功率器件走下神坛,部分新型GaN器件价格终于开始看齐传统MOSFET功率管。如何做到这一点的?对功率、电源等行业又会带来何种影响?

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高大上的GaN功率器件走下神坛,部分新型GaN器件价格终于开始看齐传统MOSFET功率管。如何做到这一点的?对功率、电源等行业又会带来何种影响?

氮化镓(GaN)功率器件推出后一直被业界热议,基于其具备的一些特性,业界也在不断尝试用其取代有数十年历史的MOSFET器件,但在此期间饱受其成本和价格的困扰。

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曙光已现,GaN器件的成本瓶颈开始被打破。

作为GaN的积极倡导者,宜普电源转换公司(EPC)推出了两款全新eGaN功率晶体管,以MOSFET器件的价格实现更优越的性能、更小的尺寸及高可靠性,并突破了硅器件之前的成本/速度壁垒。

鉴于事件的影响力,我也特别采访了EPC的CEO Alex Lidow,请他重点分享了GaN器件在未来的走势,尤其在价格方面。

什么产品,特性如何?

EPC2035(60V)及EPC2036(100V)是EPC最新推出的专为降低价格,并且在性能上超越传统硅器件的两款eGaN功率晶体管。

GaN功率器件价格终于看齐MOSFET,你会用吗?《电子工程专辑》

与等效功率MOSFET器件相比,GaN器件在最高导通电阻额定值RDS(on)上不分伯仲,具有相同的最高击穿电压额定值VDS(max)。此外,在下面的数据表中比较了开关速度的数据,包括QOSS、QGD及 QG。在这些数据中,较低的数值代表器件具备更优越的性能。

此外,与等效MOSFET器件相比,EPC2035及EPC2036器件的电容小很多。同时,EPC2035/EPC2036的面积大约是等效MOSFET的四十分之一。

GaN功率器件价格终于看齐MOSFET,你会用吗?《电子工程专辑》

本文下一页:价格!价格!

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价格!价格!

EPC2035功率晶体管在批量为1000片时的单价为0.36美元。EPC2036晶体管在批量为1000片时的单价为0.38美元。

目前低价位的eGaN器件只出现在60V和100V两款上,其它电压的器件是否会出现相同的更大降价趋势?这是我的问题。

“该两款器件的推出只是我们开始降低价格的开端,随着eGaN在市场上接受程度和技术的进步,价格降低的领域将扩展到所有工作电压范围。”Alex Lidow博士回答到。EPC只是众多GaN器件厂商的其中一家,从你的观点看,整个GaN产业是否也再做相同的动作?这是我追问的问题。

宜普电源转换公司CEO Alex Lidow博士《电子工程专辑》
宜普电源转换公司CEO Alex Lidow博士

Lindow并没有直接回答这个问题,他回答道:“EPC是采用标准硅晶圆代工厂高效制造GaN晶圆的领先厂商。这种方式的制造成本低,这可能是低成本的最大原因,当然会导致低售价。此外,器件采用了芯片级(Chipscale)封装,这种封装较传统功率器件的塑料封装可靠性更高,而在总成本上也降低了50%。”看来制程和封装是目前降低GaN器件总体成本的两个主要因素。

本文下一页:GaN更适合在哪些应用领域替代MOSFET?

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GaN更适合在哪些应用领域替代MOSFET?

Lidow非常直观地给出了他的看法。

“目前有4类应用占据了eGaN器件全球潜在应用市场的一半,中国也置身其中:无线功率传输;LiDAR;包络线跟踪;以及电信和服务器DC-DC电源。”

按照他的分析,至2018年,全球无线充电市场将达到100亿美元,年复合增长率为42.6%。“高频率(6.78MHz)已成为无线功率传输的标准频率,但MOSFET在这个频率上性能欠佳,而eGaN器件则有用武之地。这些应用领域包括移动电话、游戏、笔记本、平板电脑、医用植入、电动汽车等。”Lidow表示。

eGaN FET器件的转换速率较功率MOSFET快10倍,这会为LiDAR系统提供更高的分辨率(精度)和响应速度。LiDAR的应用包括视频游戏的实时动作识别,手势识别以及全自动驾驶汽车等。

在服务器和电信设备中,需要将48V电压转换为12V。eGaN FET器件具备体积小、高效的优势。“为了展示如何实现更高的功率密度、更低的成本和更佳的效率,EPC设计了一款全整流、隔离式1/8砖调压器,输出功率为500W时全载效率可达96.5%,而在此条件下的eGaN FET器件的温度为或低于91摄氏度。”Lidow进一步补充了eGaN器件的性能。

EPC2035及EPC2036器件《电子工程专辑》

EPC2035及EPC2036器件《电子工程专辑》

本文下一页:如何用好GaN器件?

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如何用好GaN器件?

为了简化对全新eGaN FET产品系列进行评估,EPC也推出了两款单价均为104.4美元的开发板,使得工程师可以容易对EPC2035及EPC2036在电路中的性能进行评估。开发板采用半桥拓扑并包含eGaN FET、板载栅极驱动器、电源及旁路电容等。

GaN功率器件价格终于看齐MOSFET,你会用吗?《电子工程专辑》

现在,功率系统工程师可以采用GaN器件设计出具备更低价格、更优越开关速度及更小尺寸的最终产品。

采用了EPC2035 eGaN FET的开发板EPC9049《电子工程专辑》
采用了EPC2035 eGaN FET的开发板EPC9049

采用了EPC2036 eGaN FET的开发板EPC9050《电子工程专辑》
采用了EPC2036 eGaN FET的开发板EPC9050

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Yorbe Zhang
ASPENCORE亚太区总裁。
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