EPC增強型GaN-on-Silicon功率晶體管：EPC2045

EPC2045 100V GaN-on-Silicon Transistor

——逆向分析報告

EPC第五代低壓（100V）GaN晶體管低壓氮化鎵（GaN）器件市場越來越重要，宜普電源轉(zhuǎn)換公司（EPC）是低壓硅上氮化鎵（GaN-on-silicon）高電子遷移率晶體管（HEMT）器件的主要供應(yīng)商。雖然100V GaN HEMT是一項非常新的技術(shù)，但已經(jīng)在和硅晶體管展開競爭，特別是在兆赫茲高頻應(yīng)用領(lǐng)域。EPC公司的GaN-on-silicon晶體管EPC2045（7mΩ、100V），相比前一代產(chǎn)品，其尺寸減半，并且性能顯著提升，成本降低。EPC2045應(yīng)用于開放式服務(wù)器架構(gòu)以實現(xiàn)48V至負載的單級電源轉(zhuǎn)換、負載點轉(zhuǎn)化器、USB-C及激光雷達（LiDAR）等應(yīng)用。

EPC2045芯片尺寸：2.5 mm x 1.5 mm

EPC第五代eGaN FET晶體管具有更小的尺寸、更好的性能、更低的成本設(shè)計師現(xiàn)在可以同時實現(xiàn)更小型化和性能更高的器件。eGaN產(chǎn)品采用芯片級封裝，比MOSFET使用塑膠封裝可以更有效地散熱，這是由于使用芯片級封裝的器件可以直接把熱量傳遞至環(huán)境，而MOSFET芯片的熱量則聚集在塑膠封裝內(nèi)。EPC公司首席執(zhí)行官兼共同創(chuàng)辦人Alex Lidow稱：“我們非常高興利用創(chuàng)新的氮化鎵技術(shù)，開發(fā)出這些正在改變半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的氮化鎵場效應(yīng)晶體管（eGaN FET）?！盇lex繼續(xù)說道:“面向目前采用MOSFET技術(shù)的各種應(yīng)用，這些全新eGaN產(chǎn)品展示出EPC及其氮化鎵晶體管技術(shù)如何提升產(chǎn)品的性能之同時能夠降價。此外，我們將繼續(xù)發(fā)展氮化鎵技術(shù)以推動全新硅基器件所不能夠支持的最終用戶應(yīng)用的出現(xiàn)。這些全新晶體管也印證了氮化鎵與MOSFET技術(shù)在性能及成本方面的績效差距正在逐漸擴大。”此外，EPC公司也為工程師提供開發(fā)板以幫助工程師易于對EPC2045性能進行評估，包括內(nèi)含100 V的EPC2045晶體管的開發(fā)板：EPC9078和EPC9080。EPC增強型功率晶體管EPC2045主要優(yōu)勢：- 開關(guān)頻率更快：更低開關(guān)損耗及更低驅(qū)動功率- 效率更高：更低傳導(dǎo)及開關(guān)損耗、零反向恢復(fù)損耗- 占板面積更?。簩崿F(xiàn)更高功率密度的電源轉(zhuǎn)換EPC增強型功率晶體管EPC2045主要應(yīng)用：- 開放式服務(wù)器機架- 隔離型48 V ~12 V電源供電- 負載點（POL）轉(zhuǎn)換器- USB-C- D類音頻放大器- LED照明- E-Mobility- 低電感馬達驅(qū)動器eGaN產(chǎn)品的發(fā)展進入“良性循環(huán)”（virtuous cycle）的軌道：GaN工藝所具備的優(yōu)勢是GaN器件比等效硅基器件具備低很多的電容，因此可以在更高頻、相同的阻抗及額定電壓下，實現(xiàn)更低的柵極驅(qū)動損耗及更低的開關(guān)損耗。與最好的等效MOSFET相比，EPC2045工作在48 V~5 V電源轉(zhuǎn)換、500 kHz開關(guān)頻率時，功耗降低30%及效率提升2.5%。與硅基MOSFET相反的是，eGaN FET雖然小型很多，但它的開關(guān)性能更高，代表eGaN產(chǎn)品的前景是該技術(shù)進入“良性循環(huán)”的軌度，預(yù)期氮化鎵器件將會繼續(xù)小型化而其性能可以更高。我們看到這些全新產(chǎn)品在性能、尺寸及成本上的改進是由于利用了創(chuàng)新的方法，當擊穿時在漏極區(qū)域減弱電場并且同時大大減少陷阱，使之所俘獲的電子減少。本報告對EPC增強型GaN-on-Silicon功率晶體管EPC2045進行詳細的逆向分析，還包括外延及封裝成本的預(yù)估。

EPC2045部分工藝流程最后，本報告還將EPC2045與EPC之前的產(chǎn)品，以及GaN Systems、Transphorm、Panasonic 和Texas Instruments公司的產(chǎn)品進行對比分析，以突出設(shè)計與制造工藝的差異和其對設(shè)備及生產(chǎn)成本的影響。