1月11日，瑞萨电子收购Transphorm消息一出，后者股价高开高走，收盘大涨25.86%。这种情况并不多见，可见市场投资者认知惊人的一致。反观瑞萨股价，由于已在高位，并没有大涨。
事实上，早在2023年10月25日，英飞凌科技收购加拿大GaN Systems（氮化镓系统公司）尘埃落定之际，笔者就已提出“收购会不会延续？”的问题：“鉴于GaN和SiC可以覆盖几乎整个电压范围的各种应用，不知道作为功率半导体翘楚的安森美会不会也打起GaN的主意，毕竟现在市场上的GaN公司已经为数不多了，比如EPC、Transphorm、英诺赛科（Innoscience）等。要买就得及早下手了！”
果不其然，文中提到的成立于2007年的Transphorm时隔两个月就有了自己的归宿。
“卖身”早有先兆
2023年11月9日，Transphorm公布了2024财年第二季度（6-9月）业绩，并透露正在寻找买家。据悉，此前Transphorm已与Microchip、Nexpria、FUJITSU、KKP、AFSW、YASKAWA、MARELLI等众多厂商达成战略合作，并于2020年在美国成功上市；2022年2月，Transphorm普通股获准在纳斯达克资本市场交易。
Transphorm的第二季度业绩报告显示，其季度总收入为500万美元，同比增长36.5%，环比下降15%。其中，GaN产品收入355万美元，超出公司预期，同比增长12%，环比增长18%；政府收入为146万美元。该季度毛利率为23.4%，同比增长11.5%。
在财报会议上，Transphorm首席执行官兼联合创始人Primit Parikh表示：“鉴于我们从第三方收到的兴趣反馈，我们正在系统地寻求多种选择，可能包括合并或出售公司。”根据第三方报告，2021年Transphorm的GaN营收在业内排名第六。
缺啥补啥，瑞萨加码GaN赛道
瑞萨电子与Transphorm宣布，双方已达成最终协议，将以每股5.10美元现金收购Transphorm所有已发行普通股，较Transphorm 1月10日的收盘价溢价约35%，较过去12个月的成交量加权平均价格溢价约56%，较过去6个月的成交量加权平均价格溢价约78%。此次交易对Transphorm的估值约为3.39亿美元。
Transphorm CEO Primit Parikh博士和Renesas CEO Hidetoshi Shibata
瑞萨科技成立于2003年，由日立和三菱半导体部门合并而成；2010年，瑞萨科技和NEC电子合并经营，诞生了全新的半导体专业制造商瑞萨电子。作为全球微控制器（MCU）供应商，瑞萨电子融合了嵌入式处理、模拟、电源及连接方面的专业知识，为客户提供完整的半导体解决方案。
瑞萨的产品线主要包括：微控制器和微处理器、模拟产品、汽车产品、时钟和时序、接口与有线连接、储存器和逻辑器件、电源管理、可编程混合信号、ASIC与IP产品、RF/无线连接、传感器等。在电源管理产品线下的FET和电机驱动器中就有GaNFET驱动器，不过仅驱动器而已，缺的就是被驱动的功率半导体——GaNFET。
与竞争对手需要定制驱动器或栅极保护的E-mode GaN器件解决方案不同，Transphorm的SuperGaN® FET器件可以使用现成的驱动器来驱动，可以为客户使用Transphorm器件带来成本优势。不出意外，SuperGaN® FET也可以使用瑞萨的GaNFET驱动器，形成驱动器+功率器件的产品格局。
前不久，Transphorm还推出了一款高性能、低成本的驱动器解决方案，是为高速、非隔离、高压半桥栅极驱动器，有助于进一步降低系统总成本，而不会影响GaNFET器件或系统性能。
此次收购，瑞萨将获得GaN技术的独门秘笈，从而扩展其在电动汽车、计算（数据中心、人工智能、基础设施）、可再生能源、工业电源以及快速充电器/适配器等快速增长市场的业务范围。
宽禁带器件制造双管齐下
作为碳中和的基石，对高效功率系统的需求正在不断增加，功率半导体产业正在向以碳化硅和GaN为代表的宽禁带（WBG）材料过渡。
2023年5月，瑞萨表示，希望通过全面进入碳化硅器件市场来加强功率半导体业务，特别是电动汽车应用。瑞萨将在高崎工厂引入碳化硅器件生产线，Hidetoshi Shibata表示：“工厂将于2024年开始运营，2025年全速量产。未来，我们希望通过追加投资扩大规模。”
两个月后，瑞萨与Wolfspeed签订了20亿美元的十年碳化硅供应合约。Wolfspeed将在2025年向瑞萨提供150mm碳化硅裸片和外延片，以推进瑞萨向碳化硅半导体功率器件的过渡。
收购Transphorm将有助于瑞萨利用其专业知识，进一步扩展其WBG产品阵容，特别是抢占每年将增长50%以上的GaN需求。瑞萨将采用Transphorm的汽车级GaN技术开发新的电源解决方案，例如用于电动汽车的X-in-1动力总成解决方案，以及面向计算、能源、工业和消费应用的解决方案。
Transphorm优势如何？
Transphorm是GaN革新的全球引领者，为高压功率转换应用设计和制造高性能和高可靠性的GaN半导体。在其网站的logo下方“最高性能，最可靠的GaN”引人注目。
据了解，Transphorm拥有超过1000项自有或许可专利的功率GaN IP组合，推出了业界首款符合JEDEC和AEC-Q101标准的高压GaN器件。Transphorm的差异化端到端生产能力，也就是垂直整合业务模式（IDM）有助于其在设计、制造、器件和应用支持等阶段持续创新。
Transphorm的IDM模式
Transphorm的创新突破了硅的限制，实现了超过99%的效率，提高了40%的功率密度，同时降低了20%的系统成本。
在Transphorm看来，GaN的效率主要体现在以下三个方面：
满足对速度的需求——GaN在更高的频率下工作，开关速度快4倍，能够降低交叉损耗并提高系统效率；
高功率密度——图腾柱配置的GaN降低了组件数量和EMI滤波器尺寸，能够以更小的占位面积提供相同的功率；
更低的整体系统成本——更小、更轻、更凉爽、更高的效率和更高的功率密度意味着整体系统成本的显著降低。
现在，GaNFET有两条技术路线——增强型（E-mode）和通常采用级联（Cascode）结构的耗尽型（D-mode）。不同类型的GaNFET有不同的器件结构，每个都有各自的栅极驱动器和系统要求，如果GaN电源开关没有配备合适的栅极驱动器，使用中就可能被击穿而损坏。
德州仪器（TI）认为，相比E-mode GaNFET，采用共源共栅型（Cascode）设计的GaNFET是一种牺牲易用性的折衷方案。另外，其主要缺点是FET的输出电容较高，且由于存在体二极管，易受反向恢复的影响。为防止硅FET的雪崩击穿，Cascode GaNFET要以70V/ns（其他GaN方案为150V/ns）的压摆率工作，增加了开关交叠损耗。尽管Cascode GaNFET可以简化设计，但可能限制可实现的性能。
Power Integrations（PI）则认为，Cascode可以消除栅极驱动的挑战。因为MOS管是非常成熟的技术，栅极不需要E-mode GaNFET可能需要的负压驱动，简化了驱动电路，同时可防止发生误开通现象。而E-mode GaNFET要满足更高的驱动电压裕量来保证可靠性，就需要降低驱动电压，会导致器件导通电阻变大，牺牲GaN器件低导通电阻的优势。PI就是利用D-Mode Cascode大幅提高了其PowiGaN™ 的性能，解决了栅极驱动的挑战，特别是在器件坚固耐用方面。
E-mode为常闭型器件，这是GaN的天然状态，如果不加信号，GaN始终处于导通状态。要使GaN变成常开，就要通过直接改变物理结构，对GaN栅极进行p型掺杂来修改能带结构，以改变栅极的导通阈值，从而实现常断型器件。而加p掺杂偏置层可能会增加风险。
Cascode可消除栅极驱动的挑战
Transphorm认为，相比E-mode，D-mode具有很多优势：更高的Vds，不需负压驱动，电路简单易用；更大的电流耐冲击能力（3倍于E-mode的饱和电流能力）；更低的Vsd、更好的高温特性，以及更稳定、更小的动态电阻等。
Transphorm也表示，Cascode是唯一一种在现实应用中被证明能够实现GaN的配置。其GaN获得了各种寿命、质量和可靠性数据的支持，而目前E-mode pGaN（p型掺杂GaN）等其他配置还无法提供这些数据。
实际上，并非所有GaN的特性都是一样的，有比较才有鉴别。
Transphorm 的Cascode与E-mode的比较
下面这张表是Transphorm的Cascode与E-mode在器件质量、可靠性、终身性能，器件击穿电压、最大瞬态保护、栅极驱动安全裕度、栅极驱动抗扰度、是否需要负栅极驱动、压摆率控制、反向导通操作、饱和电流极限、并联、品质因数、管芯尺寸、热性能等特性的比较。
Transphorm的Cascode与E-mode特性比较
从表中可以看到，与E-mode相比，Transphorm的Cascode优势比较明显，特别是在栅极驱动安全裕度、栅极驱动抗扰度、反向导通操作、饱和电流极限方面相差悬殊。另外，Transphorm不需要负栅极驱动，且有1200V器件可供选择。
各有各的套路，很难一概而论
目前全球范围已有十余家GaN功率器件供应商，其中英飞凌（GaN Systems）、Navitas、英诺赛科、EPC、GaN Power、成都氮矽等采用的是E-Mode/直驱设计；Transphorm、PI、TI、Nexperia、镓未来以及大连芯冠等采用的是D-Mode/Cascode设计。
事实上，即使是同类型的器件，不同厂商的驱动方式也各不相同，其中有很多know how，专利壁垒也不少。例如，芯导科技直驱型E-Mode GaN功率IC内部集成了动电路，直接驱动电源控制器，无需配置复杂的电平转换电路。纳芯微针对E-mode GaN推出的直驱式驱动器外围电路设计更加简单，可靠性更高，可以充分发挥E-mode GaN的性能优势。
至于上述哪种类型器件更好，很难一概而论，因为不同的设计有各自的优势和适用场景。
直驱型设计通常具有更简单的外围电路，可靠性更高，能够充分发挥E-mode GaN的性能优势。然而，这种设计可能存在驱动能力较弱的问题，需要选择适当的电源控制器，以实现稳定的驱动效果。目前，只有少数器件是内置驱动设计，大部分均为GaNFET单管设计，应用时除了需要控制器，还需要驱动电路。直驱控制器的出现加速了GaN功率器件在快充市场上的应用。例如，茂睿芯在SOT23-6封装内集成了控制器和驱动器，外围电路大大精简。
Cascode设计具有更强的驱动能力和更好的耐压性能，因此在高压、大电流应用场景中有更好的表现。但是，这种设计的外围电路较为复杂，需要配置适当的电平转换电路。
综上所述，选择哪种设计更好取决于具体的应用场景和需求。在选择时需要考虑电路的复杂性、可靠性、驱动能力、耐压性能等多个因素，并进行充分的技术评估和实验验证。
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