学会动态

【企业专访】迈步科技前沿 推动行业创新—2016高校电力电子应用设计大赛冠名赞助商GaN Systems公司专访

日期:2017-01-06 18:27
这次大赛不仅仅是一场全国高校之间电力电子应用设计能力的比拼,更是一项专注于新一代电力电子行业发展的重大赛事。这在亚洲甚至世界范围内都是独树一帜的。”2016年12月18日,由中国电源学会主办的高校电力电子应用设计大赛在上海海事大学圆满落幕,冠名赞助企业GaN Systems 公司亚太区总监Charles Bailley对本次大赛给予了高度评价。

 

GaN Systems 公司亚太区总监Charles Bailley接受中国电源学会采访

 

在当前能源危机以及气候变暖等问题日益严峻的背景下,大赛以节能减排、能源高效利用为主题,面向全国高校学生,征集创意创新设计方案,鼓励学生关注全球性挑战问题,培养理论联系实际的能力。经过近半年的激烈角逐,在经历了预赛和决赛的两轮比拼以后,西安交通大学电气工程学院在来自全国40多个高校的代表队中脱颖而出,获得大赛特等奖。
作为本次大赛冠名赞助企业,GaN Systems公司从器件提供、资金支持以及策划宣传等方面不遗余力,全力配合本次大赛。这与其注重创新的企业文化及服务社会的责任感密不可分。
据了解,全球有40%的能量作为电能被消耗了,而电能转换最大耗散是半导体功率器件,因此如何在电力电子方面减小能源消耗成了一个关键的技术难题。以碳化硅(Sic)和氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料成为目前全球半导体研究的前沿和热点。
Charles Bailley介绍,凭借转化率高、禁带宽度大、热导率高,工作温度高,击穿电压高、抗辐射能力强等诸多优势,GaN将在未来功率器件市场中雄踞一方,具有广阔的应用前景。

 

 
GaN 的技术优势

 


GaN E-HEMTs的典型应用领域

 

在GaN Systems公司,电子工程师能够在他们的电源转换应用中实现氮化镓晶体管所有系统优势。为了克服硅半导体在开关速度、温度、电压和电流方面的限制,该公司为消费、数据中心、工业和汽车市场开发了最完整的氮化镓功率开关晶体管系列。
在这方面,GaN Systems公司拥有多项核心技术。其中的岛技术(Island Techology)能够解决当今成本、性能和可靠性的挑战,从而能够获得比其他GaN设计方法体积更小、更可靠的产品。
这家总部位于加拿大渥太华的公司,业务遍及亚洲、欧洲、非洲、中东地区以及加拿大。“从全世界范围来看,74%的半导体都销往亚洲。对GaN Systems来说,亚洲市场也是举足轻重的业务区域。”谈到公司明年的业务扩展,Charles Bailley信心十足,认为广阔的亚太市场充满了无限商机。
不过,必须承认的是,虽然宽禁带GaN器件的特性很有吸引力,但其商业化应用在21世纪才全面铺开,早期较高的研发和制作成本一定程度上影响了其大规模推广利用。同时,随着新兴技术的迅速崛起,抢占第三代半导体材料技术高地的竞争愈发激烈。在发展早期,因碳化硅与氮化镓两者的应用领域不同,其直接竞争的机会并不大。但未来随着功率半导体市场向两边横向发展,二者狭路相逢必不可免。
Charles Bailley认为,应对未来的挑战,需要迎难而上、砥砺前行的勇气,更离不开“十年磨一剑”的积累。而企业要做的,一是不断提升技术水平,二是做好创新人才的培养。
在Charles Bailley看来,目前GaN 相关技术和应用在以下方面还有极大的提升空间,GaN Systems正在并将不断挑战、解决这些难题:
第一,900 V和1200V的GaN E-HEMTs 采用了先进的外延技术以及GaN Systems公司的岛技术,能够使混合电动汽车、纯电动车的高功率牵引逆变器性能有,同时xEV牵引逆变器、车载充电器以及DC-DC变压器的功率密度和效率都将大幅提升。但是这些大部分应用的功率范围都低于20KW,采用650V GaN ,而电机驱动和牵引逆变器要求高达1200V的耐压等级。

第二,运用GaN Systems 的岛技术提高横向高电流额定值。

第三,品质因数FOM的提升:如下左图所示,GaN在提升FOM 方面还处于比较初级阶段,右图则显示了在单元布局、浇口设计以及外延层过程中可改进的地方。

 

   

 

第四,尽管电子封装工艺在过去30年里稳步发展,但是功率晶体管生产仍然采用30年前的落后工艺。(TO-220,TO-247等等)。宽禁带半导体,特别是氮化镓,需要超低的电感和热阻。亚洲的高级电源包和嵌入式电源模块供应链必须快速发展才能满足新一代材料氮化镓以及碳化硅的发展需求。GaN Systems在电源封装和电源模块领域都拥有多项技术,不断提高电和热性能,降低成本,提高可靠度。下图显示了两个世界第一的氮化镓功率模块原型设计(只有硅MOSFET模块的1/2大小):

 

 

第五,更高水平的GaN集成设备:目前,GaN的加工工艺有了很大提高,但设备工具包仍然非常简陋。因此,研究并设计“GaN IC”的挑战依然存在,将来或许会出现具有高速控制回路以及高速OCP(过电流保护)的单块DC-DC变压器。
另外,科技创新的关键在于人才培养。Charles Bailley透露,公司将在2017年第一、二季度开展大范围的招聘活动,希望吸纳更多勇于竞争又擅于合作的创新型优秀人才加入GaN Systems,一起见证并推动这个新兴行业的发展。

 

 
GaN Systems 公司的管理团队

 

从传统的半导体材料到新型宽禁带半导体材料,从相对优势的碳化硅到方兴未艾的氮化镓,GaN Systems 展示了破旧立新、探索前行的勇气,也彰显了其节能减排、立足长远的社会服务理念。狭路相逢勇者胜,在高投资、高竞争、高风险、高产出、高利润的半导体行业,也只有具备这些特性的企业,才能走得更快、更稳、更远。

团体会员登录

个人会员登录

加入会员

公司用户请申请团体会员,个人用户请申请个人会员!

团体会员

个人会员

提示

会员专区文章只有审核通过的缴费会员才能查看!请点击登录或注册会员(公司用户请申请团体会员,个人用户请申请个人会员)

提示

会员专区文章只有审核通过的缴费会员才能查看!请点击下面按钮缴费!

立即缴费

提示

您已经登录了团体会员帐号,不能重复申请。

提示

您已经登录了个人会员帐号,不能重复申请。