采用分立式氮化镓器件或分立式MOSFET器件的设计工程师，现在可以改用GaN集成电路以节省时间、占板面积及提升他们的系统性能，从而实现具备更高的功率密度、更高的效率及更具成本效益的先进设计。当氮化镓集成电路开始集成多个驱动器、保护电路、控制电路及功率晶体管于单个芯片上时，设计师会逐渐减少分立式晶体管的使用。这是分立式晶体管走向尽头的开始。
宜普电源转换公司(EPC)日前发布的ePower Stage系列IC，在单一硅基GaN芯片上整合了相关所有功能，提升了48V功率转换器的效率、缩小尺寸及降低系统成本，为产业重新定义功率转换。
该48V转换器可用于超纤薄并且具有高功率(可高达250 W)的笔记本电脑设计、具有高功率密度的服务器和人工智能系统，以及汽车系统等应用。
据EPC介绍，ePower Stage系列IC适合广泛的功率应用场景，包括能以GaN单芯片支持电动滑板车的马达供电，应用于三相正弦激励马达驱动器时每相具有10ARMS，实现高效、宁静、高性能及低成本的电动车解决方案。
为了更多了解这款新产品的特性，以及EPC对于未来氮化镓技术应用的看法，《电子工程专辑》采访了EPC的CEO兼共同创办人Alex Lidow博士。
电子工程专辑：EPC刚刚推出了ePower Stage“IC”，这是对传统GaN分立功率器件的突破。为什么称它为集成电路（integrated circuit, IC）而不是功率模块？
Alex Lidow：模块代表多芯片，而EPC的ePower Stage集成电路是单个芯片功率级器件，包含功率场效应晶体管、驱动器、电平转换电路（LS）、保护电路及输入逻辑，但硅（Si）器件不可能在这种电压级别上用单一芯片实现。因此，称其为集成电路（IC）就是强调氮化镓器件具备各种的优势，而这些是硅器件力不可及的。
电子工程专辑：这种集成的硅上氮化镓（GaN-on-Silicon）IC对功率转换行业意味着什么？
Alex Lidow：采用分立式氮化镓器件或分立式MOSFET器件的设计工程师，现在可以改用ePower Stage集成电路以节省时间、占板面积及提升他们的系统性能，从而实现具备更高的功率密度、更高的效率及更具成本效益的先进设计。当氮化镓集成电路开始集成多个驱动器、保护电路、控制电路及功率晶体管于单个芯片上时，设计师会逐渐减少分立式晶体管的使用。这是分立式晶体管走向尽头的开始。
电子工程专辑：采用这类IC会为相关应用带来哪些收益? 请举出最为相关的前三名应用。
Alex Lidow：首先，是DC/DC应用，ePower Stage集成电路的优势在于：
1、 节省占板面积。在DC/DC应用，与分立式氮化镓器件相比，ePower Stage集成电路可以节省大约35%的占板面积。
2、实现更高的效率。与分立式氮化镓器件相比，ePower Stage集成电路的效率高出30%。如果与MOSFET器件相比，当ePower Stage集成电路工作在1MHz频率、由48V降压至12V时，它的效率高出60%。
3、易于设计。与分立式器件相比，在降压转换器中，ePower Stage集成电路使得工程师更易于设计，因为其只需用6个外围器件，而采用分立式器件则要用13个外围器件。
第二、机器人电机驱动器，ePower Stage集成电路的优势在于：
1、 节省占板面积。与分立式MOSFET器件相比，ePower Stage集成电路可以节省大约50%占板面积。
2、 在100kHz或以上的频率下工作，可以实现更高的效率（驱动器操作顺畅、运动精准及更轻盈是非常重要的）。
3、 更轻盈（更少的散热器、更小型化的PCB、更小尺寸的电容及更少的EMI滤波器）。
4、更少的外围器件，更容易设计。
第三、电动交通工具（eMobility），诸如小型摩托车、电动自行车及无人机，上使用的电机驱动器。ePower Stage集成电路的优势在于：
1、节省占板面积。与分立式MOSFET器件相比，ePower Stage集成电路可以节省大约50%占板面积。
2、在100 kHz或以上的频率下工作，可以实现更高的效率（非常重要的是更轻盈）。
3、更轻盈（更少的散热器、更小型化的PCB、更小尺寸的电容及更少的EMI滤波器）。
4、更少的外围器件，更容易设计。
5、大幅减少外围器件，设计成本更低。
电子工程专辑：看起来使用ePower Stage IC的客户确实可以大幅度降低成本。您可以与工程师进一步分享采用这款IC的成本分析吗？
Alex Lidow：ePower Stage集成电路确实会节省多少成本，具体要视不同应用而定。可以肯定的是，采用ePower Stage集成电路的应用都必定可以节省占板面积、重量更轻、外围器件数量更少及缩短设计时间。
电子工程专辑：目前，你们在氮化镓IC上的竞争对手是谁？
Alex Lidow：在基于氮化镓集成电路的48V DC/DC转换器或马达控制市场，我们是没有竞争对手的。而对于日益落伍的功率MOSFET器件，则遇上竞争对手。
电子工程专辑：EPC对于氮化镓IC的未来发展路线是什么？
Alex Lidow：EPC 公司的分立式器件及集成电路均采用氮化镓技术。我们不断推陈出新，将推出更多的氮化镓集成电路，集成驱动功能、保护电路、逻辑及功率器件于一体，其拓扑种类可以是降压、LLC、三相电路及多级功率转换器结构。当这种集成电路普遍被采用时，工程师会逐渐更少采用分立式晶体管。
我们的目标是在未来的三年内，逐步推出全新的集成电路，而同时继续为客户提供目前分立式GaN器件的技术支持。
电子工程专辑：我们已经看到更多基于氮化镓的应用，例如智能手机的充电器，这表明氮化镓也正在进入更多的消费电子产品。 从您的角度来看，就技术和成本而言，近期/中期的GaN器件以及GaN IC将会取得什么进展？
Alex Lidow：EPC最新推出了第五代(Gen 5)分立式氮化镓器件。在相同的额定电压、价格相近时，氮化镓器件的性能更高。这是因为我们的GaN器件的成本已经跟MOSFET器件相近，或氮化镓器件的成本甚至更低。
这个最新一代的产品性能比MOSFET的理论极限高出300倍。也就是说，我们将看到氮化镓器件的性能及成本可以在未来的几年间持续提高，并继续扩大其超越硅基功率MOSFET绩效的差距。
责编：Luffy Liu
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