(電子發燒友網報道 文/章鷹)近日，著名調研機構Omdia 的《2020 年 SiC 和 GaN 功率半導體報告》顯示，在混合動力及電動汽車、電源和光伏逆變器需求的拉動下，碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）功率半導體的新興市場預計在 2021 年突破 10 億美元。

氮化鎵是一種寬能隙半導體材料，相較于傳統的硅基半導體，氮化鎵能夠提供顯著的優勢來支援功率應用，這些優勢包括在更高功率獲取更大的節能效益，以致寄生功耗大幅度降低；氮化鎵技術也容許更多精簡元件的設計以支援更小的尺寸外觀。此外，，相校于硅基元件，氮化鎵元件切換速度增快達10倍，同時可以在更高的溫度下運作，這些強大的材料特性讓氮化鎵廣泛適用于具備100伏與600伏兩種電壓范疇之持續成長的汽車、工業、電信、以及特定消費性電子應用產品。

11月10日，在線上發布會上，德州儀器高壓電源應用產品業務部氮化鎵功率器件產品線經理Steve Tom，宣布TI發布其首款集成了驅動器、保護和有源電源管理功能的汽車級GaN FET，新產品是TI針對氮化鎵產品的戰略性投資，這些新產品的創新點體現在哪些方面？

碳化硅新品的優勢

在電源管理領域，Steve Tom認為，TI可以在五個最具有挑戰的前沿領域提供解決方案：包括功率密度、低EMI、低靜態電流、低噪聲高精確度和隔離。

在汽車、工業領域、消費領域，電源管理無處不在，傳統解決方案中，工程師通常要在低成本、高可靠性、小體積以及優秀系統性方面有所取舍。得益于GaN的優質特性，TI GaN可以改變這種情況。

TI對GaN采取的硅基氮化鎵，我們將驅動集成在了硅基層上，可以提供更可靠、更具成本優勢、更加實用的GaN解決方案。

得益于TI GaN集成的優勢，功率密度增加到非常大，能夠提供大于150 V /ns和大于2.2 MHz的業界更快切換速度。高壓擺率和高切換速度能夠將電路中的磁元件減少的更小，通過集成可以將功率磁元件體積減少59%，以及減少十多個組件需求。

集成的驅動就像芯片的大腦一樣，可以給我們一些額外的功能。比如TI的智能死區自適應功能，就可以減少設備在死區的時間，從而將PFC中第三項象限損耗降低了66%。

封裝技術也十分重要，TI GaN新品采用極具創新性的12×12 QFN封裝。對比其他水平接近的友商來說，這家公司提供的技術能夠減少23%的熱阻抗。另外，集成驅動讓我們可以控制可靠性、成本、以及產品的質量。

Steve Tom重點介紹兩款新品：LMG3525R030-Q1和LMG3425R030。LMG3525R030-Q1是650-V汽車GaN FET，具有集成驅動器和保護功能。

對于轉換器來說，通過使用GaN可以提升汽車的充電速度及駕駛里程。此外，車載充電器可以得到更高的效率和更輕的重量。我們兩款新品：LMG3525R030-Q1，650V汽車GaN FET，具有集成驅動器和保護功能，對于轉換器來說，使得充電器得到更高效率，更輕盈的重量。

與現有的硅基產品對比，可將電動汽車車載充電器尺寸減少50%，快速切換，2.2MHz集成。這款產品面向未來，預測為車載充電器帶來更小空間，更強的可靠性，為汽車解決方案提供更大的優勢。

我們可以提供評估板，和客戶要求的資料。這塊評估板用了兩塊LMG3525 30mΩ GaN FET并在半橋中配置了所有必需的偏置電路和邏輯/功率電平轉換功能。還有一點非常重要的是，這塊評估板可以轉換高達5000瓦的功率。

LMG3425R030針對工業方面的。從圖中可以看到，充電樁應用可以使用這款工業級產品。這款元器件的優勢在于功率密度的加倍，并能實現99%的效率，在類似于圖騰柱PFC中可以做廣泛的應用。

這款LMG3425可以在工業中具有非常廣泛的應用。比如在5G、電信、服務器等方面，電源的AC/DC轉換中可以有非常廣泛的應用。通常在傳統的應用中，在非常高的效率、功率密度以及非常低的成本中必須要有所取舍。但是，GaN可以達到99%的效率，同時也可以在成本方面非常具有競爭力。

這款產品同樣推出了評估板，集成了兩個FET在一個半橋模式下，這款產品是從底部進行冷卻，可獲取高達4000瓦的效率。這款產品同樣配置有插座式外部連接，可輕松與外部功率級連接，可以非常方便的設計在現有的產品中。

TI為何會選擇硅基氮化鎵？Steve Tom的解釋是：“選擇硅基氮化鎵是集成了驅動，我們的驅動是基于硅的，使得TI可以更好的集成，硅基氮化鎵可以使得成本更低，使消費者拿到成本更加低廉的產品。TI對于硅可以進行大規模的生產，我們選擇了硅基氮化鎵，一是可以降低成本，二是可以進行非常大規模和可靠的生產。”

TI 在汽車設計領域的四大戰略投資

TI對于汽車設計具有非常全面的戰略性投資，可以在下面4個領域看到。包括先進駕駛輔助系統（ADAS）、信息娛樂系統、混合動力、電動和動力總成系統，車身電子元件和照明。

汽車需要非常多層級的電源轉化，除了車載充電器外，GaN可以被應用在高壓的DC/DC的轉化方面。據悉，TI的GaN晶體管被采用，用于電信、服務器、電機驅動器、筆記本電腦適配器和電動汽車的板載充電器等各種應用。