GaNFast氮化镓功率芯片有何优势？

早年间，我们总是带着又大又重的充电器出门，充电速度还特别慢；而如今，充电器不仅能够放进口袋，还能只给手机充几分钟，就能畅快使用几小时。这一切的秘诀，竟然掌控在一颗尺寸不到6mm*8mm的氮化镓芯片当中。

相较传统硅，氮化镓开关速度比其快100倍，性能提升达20倍。纳微半导体作为氮化镓行业的领导者，于2018年推出了世界首款GaNFast氮化镓功率芯片，同时为市场提供了高频和高效的解决方案，掀起了电力电子领域的高速革命。历经多年技术迭代和工程经验积累，先后推出了多款行业领先的氮化镓功率芯片，并迅速获得全球消费电子品牌的青睐，目前出货量已超过1亿颗。

如今，GaNFast家族即将迎来新的成员，产品矩阵更加强大，相信大家已经迫不及待。在此之前，请跟随我的视角，一同进回顾纳微GaNFast氮化镓功率芯片家族。

GaNFast氮化镓功率芯片

纳微半导体利用横向650V eMode硅基氮化镓技术，创造了专有的AllGaN工艺设计套件（PDK），以实现集成氮化镓 FET、氮化镓驱动器，逻辑和保护功能于单芯片中。该芯片被封装到行业标准的、低寄生电感、低成本的 5×6mm 或 6×8mm QFN 封装中，用于交流电或400V 直流电的输入应用。

氮化镓芯片是提高整个系统性能的关键，是创造出接近“理想开关”的电路构件，即一个能将最小能量的数字信号，转化为无损功率传输的电路构件。

采用了GaNFast氮化镓功率芯片，可实现比传统硅器件快3倍的充电速度，同时尺寸和重量只有前者的一半，并能够实现40%的节能。

相较于传统硅FET和分立式氮化镓，GaNFast芯片有着以下优势：

✓ 门极在芯片内部

✓ 集成了门级驱动

✓ dV/dt 抗干扰度高

✓ 对布线要求不高

✓ 2 kV 静电防护等级

✓ 可靠性得到过验证

✓ 鲁棒特性好

搭载了GaNSense技术的

GaNFast氮化镓功率芯片

在GaNFast氮化镓功率芯片的基础上，纳微打造了GaNSense技术，集成了关键、实时、智能的传感和保护电路，进一步提供了芯片的可靠性和稳定性，并增加了芯片的节能和快充优势。

GaNSense技术集成了对系统参数的实时、准确和快速感测，包括电流和温度的感知。这项技术实现了正在申请专利的无损耗电流感测能力。与前几代产品相比，GaNSense技术可额外提高10%的节能效果，并能够进一步减少外部元件数量，缩小系统的尺寸。此外，如果氮化镓功率芯片识别到有潜在的系统危险，该芯片将迅速过渡到逐个周期的关断状态，以保护器件和周围系统。

GaNSense技术还集成了智能待机降低功耗功能，在氮化镓功率芯片处于空闲模式时，自动降低待机功耗，有助于进一步降低功耗。这对越来越多积极追求环保的客户来说尤为重要。

凭借业界最严格的电流测量精度和GaNFast响应时间，GaNSense技术缩短50%的危险时间，危险的过电流峰值降低50%。GaNFast氮化镓功率芯片单片集成提供了可靠的、无故障的操作，没有 "振铃"，从而提高了系统可靠性。

相比于基础的GaNFast，GaNSense技术实现了以下升级：

✓ 自动待机保护

✓ 自动保护

✓ 无损电流感测

✓ 高精度

✓ 高效率

GaNSense Half-Bridge

半桥氮化镓功率芯片

GaNSense半桥氮化镓功率芯片集成了两个GaN FETs 和驱动器，以及控制、电平转换、传感和保护功能，为电子元件创建了一个易于使用的系统构建块。相较分立式方案，革命性的单片集成方案能有效减少60%的元件数量及布局结构，进而减少系统成本、尺寸、重量与复杂性。

GaNSense半桥氮化镓功率芯片是功率半导体行业史上集成度最高的解决方案，采用了行业领先的薄型低电感6×8mm PQFN封装，让系统设计更简单灵活，同时具有包括内置保护的易用性。通过使用软开关拓扑，半桥集成带来最快的开关、最高的效率和最大功率密度。

GaNSense半桥芯片为手机移动快充、消费电子电源、数据中心电源供应、太阳能逆变器、能源储存以及电动汽车应用带来巨大影响。

相对于GaNSense技术，半桥带来了：

✓ 高度集成

   · 集成了上管和下管

   · 集成了电平转化

   · 集成了自举二极管

   · 增加了桥臂共通保护

   · 加大了散热面积

✓ 极致的开关频率

✓ 极致的效率

GaNSense Control

合封氮化镓功率芯片

通过将高频低压的硅系统控制器和氮化镓功率芯片高度集成，纳微推出了业界首创的GaNSense Control合封氮化镓功率芯片技术。

GaNSense Control合封芯片集成了无损电流检测、高压启动、抖频、低待机功率、宽Vdd输入电压的特性，能在元件更少，无电流采样电阻热点的前提下，带来小巧、高效、温控更优的系统。此外，一系列的集成保护功能包括800V瞬态电压击穿、2kV ESD及智能的过压、过流、过温保护带来了更稳固的功率芯片和可靠的电源系统。

GaNSense Control合封氮化镓功率芯片将覆盖20-150W的智能手机、平板电脑和笔记本电脑充电器，消费电子和家用电器、销售终端机、大功率数据中心和400V电动汽车系统中的辅助电源。

GaNSense Control合封在GaNSense的基础上，实现了：

✓ 高频低压硅系统控制器

✓ 最少的器件构成

编辑：黄飞