世界第一！云鎵發布650V/150A增強型GaN芯片，向汽車電子進發

1. GaN—引領新能源汽車領域的未來

隨著GaN器件在數據中心及光伏逆變等領域的滲透，其在工業級的應用已日趨成熟。而在全球能源變革的浪潮中，新能源汽車作為一種環保高效的出行方式，逐漸成為市場主流，其核心技術的提升也成為關鍵課題。在這一背景下，高可靠性的GaN大電流芯片的應用逐漸受到矚目，成為推動新能源汽車技術革新的重要力量。

2. GaN的技術優勢—提升電動汽車的性能與效率

GaN芯片在新能源汽車中的應用領域前景巨大，包括電機驅動、車載充電器（OBC）、DC/DC轉換器、激光雷達以及快速充電樁等，其諸多變革性優勢有：

a) 增加汽車的續航里程

GaN芯片的高效率轉換能力可顯著減少能量損耗，使電動汽車的電池能量能夠更有效地轉化為驅動電力，延長續航里程。

b)減輕系統重量與體積

得益于GaN材料的高能量密度，電力系統可以在保持或提高性能的同時，大幅縮小尺寸和重量，從而提升車輛的整體性能和效率。

c)提高充電速度

GaN芯片的高頻特性使其在快速充電技術中表現優異，可以實現更高的充電效率和更短的充電時間，極大地提升用戶體驗。

d) 降低整車成本

GaN器件的市場推廣將有利于其成本的繼續下降，得益于GaN制造成本的優勢，GaN器件的使用將大大降低整車的系統成本。

早在2021年，上海電驅動研制的新能源汽車GaN功率組件及電機控制器在第四屆進博會上亮相（上圖左）。而今年的北京車展，上海電驅動又亮相了一款GaN的功率模塊產品（上圖右）。

受限于開關損耗的問題，傳統的IGBT電機驅動開關頻率多在10kHz以下，其逆變的頻率較低，電機的轉速受限，同時電流的畸變更大。而GaN器件因為開關損耗小的優點，在電機驅動應用中，器件的開關頻率可以得到進一步提升，電機轉速可以做到更高，電流畸變更小，系統優勢非常明顯。

3. 650V/150A—世界上最小內阻的增強型GaN器件

早在新年伊始，云鎵半導體就發布工業級GaN功率器件，封裝形態覆蓋DFN88、TOLL和TOLT等，大舉入局數據中心、再生能源、OBC等應用場景。是國內唯一可提供工業級 E-mode GaN 器件的設計公司，其 TOLT頂面散熱封裝亦屬國內首個。

對于如電機驅動這類汽車應用，如何獲取更小內阻的氮化鎵芯片 (<10mΩ)?

眾所周知，在半導體工藝制程中，芯片內阻越小，芯片面積越大，單芯片上缺點數越高，芯片的良率也會越差。對于10mΩ級別內阻的GaN芯片，制造難度極大。

近日，云鎵半導體自主研發了650V/150A的大電流芯片（如下3D圖所示），導通內阻典型值10mΩ，實現E-mode GaN器件的電流等級世界第一！基于一流的工藝制造平臺，以及云鎵先進的自研XXX工藝，實現了大于80%的芯片良率。此工藝研發的方案非常適合新能源汽車領域的模塊需求，焊盤引腳設計更加靈活多變，芯片成本大幅降低，可以按照不同客戶的方案，實現定制化需求。此外更小的寄生，更小的走線設計，可以大大提升系統性能。

同時，云鎵半導體還積極與合作伙伴合作，進行工業模組以及電驅模塊的樣機開發，積極推進國產GaN上車！