在第三代半導體領域，氮化鎵功率器件因在效率、頻率、體積等綜合方面優勢顯著，在快充等消費電子市場實現率先放量，并在國內外主流手機廠商布局的推動下，滲透率持續提升。

近日，國星光電子公司風華芯電成功開發出基于扇出面板級封裝的D-mode氮化鎵半橋模塊。

該模塊在封裝形式上取得新突破，相對于傳統鍵合線框架封裝，模塊體積減少超67％，電路板布板面積降低30%，使得整體封裝結構更緊湊、產品性能更出色，可進一步推動氮化鎵產品向小型化、輕薄化、高效化方向發展，為快充等消費電子市場應用提供更優的技術解決方案。

01技術創新

塑造市場競爭新優勢

▲扇出型D-mode氮化鎵半橋模塊尺寸僅為6×7×0.45mm

風華芯電此次推出的D-mode氮化鎵半橋模塊可更好地滿足消費電子市場應用產品集成度和小型化日益升級的需求。

模塊創新采用自主研發的扇出面板級封裝形式，其通過銅球鍵合工藝實現氮化鎵高電子遷移率晶體管（GaN HEMT）和硅（Si MOS）芯片的凸點結構，借助再布線層（RDL）的鍍銅工藝實現互連，達到4個功率管有效互連效果，并形成半橋拓撲結構，實現模塊內部結構的高密度集成，減少產品體積，提升性能優勢，增強產品市場競爭力。

▲D-mode氮化鎵半橋模塊扇出面板級封裝布線結構示意圖

02錨定“三優”

賦能產品提質增效

基于扇出面板級封裝形式，D-mode氮化鎵半橋模塊實現了“三優”目標：

性能更優

由于扇出面板級封裝能夠在更狹小的空間內完成更復雜電氣互連，更短的互連線路，使得整體模塊內部結構更緊湊，實現體積減少超67%，布板尺寸縮減30％。而且模塊的寄生電感、電阻更小，可充分發揮氮化鎵材料的高頻、高效率的特性，提升整體性能。

▲模塊與常規分立封裝產品相比布板尺寸縮減30％

為了驗證模塊的優越性能，風華芯電將基于扇出面板級封裝的氮化鎵半橋模塊應用于100W開關電源中，該開關電源整體尺寸為60×50×27mm，體積有效減少，且電源峰值效率可達到95%。

▲將模塊應用于100W開關電源，驗證產品體積及性能

在熱管理方面，開關電源在環境溫度為25℃、密封空間內老化電源1小時后的條件下，模塊位置最高溫度為78.9℃，整個開關電源最高溫度86.4℃。模塊發熱量低且散熱快。

可靠性更優

模塊與常規分立封裝產品對比，開通速度提升17.59%，開通損耗下降10.7%。開關損耗的顯著降低，有利于產品進一步減少熱應力、提高電源效率與功率密度、優化開關性能等，全面提升可靠性。

▲模塊動態特性測試及結果

綜合成本更優

在原材料方面，模塊無需采用銅基板，有利于降低規模生產的封裝成本。同時，得益于模塊性能效率的提升和散熱需求的降低，可減少機構件尺寸和散熱材料的使用，幫助控制系統熱設計成本。

此外，模塊可與Si MOSFET柵極驅動器兼容，驅動簡便，其在保留氮化鎵材料最優性能的同時具備最高硅MOSFET柵極可靠性，可為客戶提供高性能、高可靠性和高性價比的解決方案。

03優化布局

加快發展新質生產力

▲模塊驅動簡便，可適配多場景應用

風華芯電是國星光電布局化合物半導體封測領域的重要抓手，專業從事半導體分立器件、集成電路的研發、生產、封裝、測試和銷售。

今年以來，國星光電積極推進第三代半導體業務布局優化，通過與子公司風華芯電半導體封測業務進行資源整合，形成業務協同、資源共享、優勢互補發展新局面，加快培育發展新質生產力。

目前，風華芯電已擁有20余條國際先進水平的半導體封裝測試自動化生產線，可生產包括TO、SOT、SOD、SOP、TSSOP 、QFN 、DFN等在內的20多個封裝系列，產品總數超1000件，可滿足第三代半導體及先進封測市場多元化的應用需求，為我國半導體產業加速國產化注入源源活力。

活動預告

2024年11月8日-11日，中國電力電子與能量轉換大會暨中國電源學會第二十七屆學術年會及展覽會（CPEEC & CPSSC 2024）將于西安曲江國際會議中心舉行，風華芯電將受邀出席會議并發表演講。