安世半导体车规GaN FET重磅升级
以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）为代表的第三代宽禁带半导体技术近年来是学术界和产业界共同的关注热点。随着半导体厂商纷纷布局，碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）技术的产业化进程不断推进。
过去的半年时间里，消费产品中的氮化镓充电器以其体积小巧、充电快速而成为热点，进一步使氮化镓技术在半导体行业的推进备受瞩目，被视为“下一个风口”。
然而，在消费电子领域的应用并没有充分发挥GaN的特长，汽车、工业、航空航天等领域，高转换效率、高功率密度的需求不断涌现，GaN技术的优势更能得以体现。在功率电子领域中，推出量产GaN产品的厂商并不算多，而推出满足车规级要求产品的更是凤毛麟角，安世半导体（Nexperia）则位列其中。
安世半导体是全球领先的分立器件、逻辑器件、ESD保护器件与MOSFET器件的专业制造商，前身为恩智浦半导体（NXP）的标准产品事业部，公司于2017年初独立。2019年，闻泰科技完成对安世半导体的并购。
安世半导体于2019年11月发布首款GaN FET，正式进入GaN领域。与涉足GaN领域多年的厂商相比，安世半导体算是一个后来者。然而，这个“后浪”显然不是寻常之辈，而是一位志存高远的实力悍将。时隔仅半年时间，今年6月8日，安世半导体又发布了新一代GaN技术平台，GaN FET产品性能指标全面升级。
日前，安世半导体MOS业务集团大中华区总监李东岳先生接受了本刊专访，详细解读了安世半导体在GaN方面的布局与发展战略。
H2 GaN：性能提升，封装扩充
安世半导体将本次新推出的氮化镓技术称为“H2 GaN”。相比去年推出的第一代GaN FET，新推出的第二代产品主要升级在于尺寸缩小、导通电阻进一步降低、并在第一代产品TO-247直插式封装的基础上另外推出了表贴封装产品——CCPAK封装。两种封装产品均实现了更出色的开关和导通性能，并具有更好的稳定性。
李东岳先生介绍到，新的氮化镓技术采用了一种贯穿外延层的过孔技术，减少了缺陷并且芯片尺寸可缩小约24%。TO-247 封装的新器件，导通电阻（）最大值降低到仅 41 mΩ（25 ℃的典型值为 35 mΩ），同时具有高的栅级阈值电压和低反向导通电压。CCPAK封装的新器件，将导通电阻值最大值进一步降低到39 mΩ（25℃的典型值为 33 mΩ）。两种封装的新器件均符合 AEC-Q101 标准，可满足汽车应用的要求。
与第一代产品一样，安世半导体本次新推出的第二代GaN FET仍然采用了级联结构(Cascode),这种技术的优点是驱动非常简单，与传统硅 MOSFET兼容的行业标准驱动器；开启阈值电压可达到4V，避免误导通；VGS达到±20V。
安世半导体本次推出的新的CCPAK封装产品采用了安世半导体已采用20年的铜夹片表面贴装技术，该技术使产品寄生电感减小三倍，具有更低的开关损耗和抗电磁干扰能力。
新能源汽车发展为GaN应用带来动力
不同于其他GaN厂商，安世半导体在GaN领域的产品布局，首先就面向了最具挑战性的应用——汽车领域。
李东岳先生介绍，安世半导体在汽车领域有着深厚的技术积累，40%~45%的营收来自于汽车领域。安世半导体与全球汽车领域用户有着长期和密切的合作，对应用端的需求有深入和前瞻性的洞察。因而，安世半导体在GaN领域的产品布局是基于全球行业发展的考量。电动汽车的发展对电能利用效率、部件尺寸都提出了新的挑战，而GaN技术正是攻克这些挑战的有力武器。尽管近两年汽车行业的发展有所放缓，但新能源汽车的长期发展前景非常看好，而GaN产品在新能源汽车中的未来需求将快速增长。
对于汽车市场，安世半导体目前推出的GAN039系列非常适合于车载充电机（OBC）和DC-DC变换器的应用，后续目标市场为牵引逆变器应用。
目前涉足GaN的厂商不少，但推出满足车规要求GaN产品的厂商却很少，其中难点主要在哪些方面？对此，李东岳先生解释道：首先，车载应用的特点是快速变化的功率循环波动，电子元器件需要保持这种快速变化下的稳定性；第二，车载电子器件通常是工作于高振动、高温度、高湿度环境，工作于复杂的热应力和机械应力下，这种环境下器件的可靠性是一个严峻的挑战；第三，汽车的应用对部件尺寸、重量和装配有严格要求，相应的元器件需要满足这些要求；第四，通常工业应用对器件寿命要求为5年~10年，而汽车应用对器件的寿命要求是15年~20年，这是一个很高的技术门槛。
李东岳先生介绍，安世半导体在汽车领域的多年积淀及自有的强大生产能力使安世半导体能够从设计、材料、设备、生产等各环节保证产品满足汽车应用所提出的严苛挑战。
工业领域GaN需求涌现
工业领域的应用是安世半导体GaN产品的另一个主要目标市场。主要包括服务器和电信电源、电池储能和不间断电源、伺服驱动器等。
李东岳先生介绍道，在通信、数据中心、航空、轨道交通等领域，看到了越来越多的GaN产品需求，电源领域对高转换效率、高功率密度的要求不断涌现，GaN产品在工业领域的应用将持续增长。服务器和电信电源领域，GaN产品应用于同步整流器能提供高端电源所需的高效率和高功率密度，比如：80+钛金牌电源单元的需求；电池储能和不间断电源应用中，能增加功率密度，并减小输出滤波器尺寸；GaN技术应用于伺服驱动器中，可使输出电流波形改善，电机损耗和噪音更低。
李东岳先生表示，相比汽车领域应用更严格复杂的认证环节，GaN在工业领域的导入所需的时间更少，也有望先于汽车领域得到快速发展。安世半导体面向工业领域GaN产品的布局也将持续推进，未来将推出更高电压的产品。
强大生产能力保证产品品质和供货
对于汽车及工业等高端应用领域，元器件的性能、稳定性、产能都对供应商提出了更高的要求。作为半导体基础元器件的生产专家，强大的生产制造能力正是安世半导体的特别之处。60多年的半导体行业专业经验，分布于全球的5家自有制造厂是安世半导体为客户持续提供高品质产品和服务的重要保障。安世半导体的产品组合包括包含分立器件、模拟&逻辑ICs、功率MOSFETs等，有超过15 000种产品，年产能达900多亿件。
李东岳先生介绍道，安世半导体后道工厂自动化程度极高，拥有专业设备设计团队，高效的供应链和安全的生产力，并具有长期的芯片制造代工厂和后道工艺合作伙伴，这将为安世半导体持续为客户提供GaN产品和服务带来强大保障。