imec推出新一代单片式整合氮化镓芯片，提升功率电路性能

3月22日消息，比利时微电子研究中心（imec）氮化镓电力电子研究计划主持人Stefann Decoutere探讨在200V GaN-on-SOI智能功率芯片（IC）平台上，整合高性能肖特基二极管与空乏型高电子迁移率晶体管（HEMT）的成功案例。该平台以P型氮化镓（GaN）HEMT制成，此次研发成功整合多个GaN元件，将能协助新一代芯片扩充功能与升级性能，推进GaN功率IC的全新发展。同时提供DC/DC转换器与负载点（POL）转换器所需的开发动能，进一步缩小元件尺寸与提高运作效率。

过去几十年来，金属氧半场效晶体管（MOSFET）与其他场效电晶体等矽基功率晶体管一直是电力转换系统的发展支柱，能将交流电（AC）转换为直流电（DC），或是将直流电从低压转为高压，反之亦然。在探索具备更优异开关性能的替代方案时，氮化镓（GaN）在所有先进的候选材料中快速崛起。

氮化镓或氮化铝镓（AlGaN）的复合材料能提供更高的电子迁移率与临界电场，结合HEMT的晶体管结构，就能打造新一代的元件与芯片，提升击穿强度与开关速度，降低电导损耗（conductance loss），缩小尺寸，胜过其他的半导体材料。

目前，绝大多数的GaN功率系统都是由多个晶片组成。这些氮化镓元件在整合至印刷电路板（PCB）以前都是独立元件，制程中会产生寄生电感，降低元件性能。

imec氮化镓电力电子研究计画主持人Stefaan Deoutere解释，以驱动器为例，当多个独立电晶体的驱动器被置于不同晶片时，驱动器输出级与电晶体输入级之间会产生大量的寄生电感，半桥电路中间的交换节点也会深受其害。

Stefann Decoutere指出，以氮化镓（GaN）制成的高电子迁移率晶体管（HEMT）具备超高速的开关能力，如果不去抑制寄生电感，就会导致振铃现象（ringing），也就是干扰讯号的不良振荡。最佳的解决方案是进行驱动器与HEMT的单片式整合，不仅能避免寄生现象的发生，还能最大程度地运用GaN元件的优异开关性能。

Stefann Decoutere说道，同时，还能缩短半桥电路晶体管之间的停滞时间（dead-time control），晶体管就不需要在另一个晶体管开启时长时间处于暂时关闭状态。在等待不同晶体管切换开关的期间，电源与接地之间会出现短路，或称停滞时间。而在单一芯片上整合所有元件就能解决振铃问题、缩短停滞时间，最终提升目标转换器的功耗。

来源：工商时报