隨著半導體技術的提升，人們逐漸將目標轉(zhuǎn)向了尋找Si以外新一代的半導體材料。在這個過程中，GaN近年來作為一個高頻詞匯，進入了人們的視野。

GaN和SiC同屬于第三代高大禁帶寬度的半導體材料的代表，由于禁帶寬度大、導熱率高等特性，利用GaN人們可以獲得具有更大帶寬、更高放大器增益、更高能效、尺寸更小的半導體器件，因此其應用越來越廣泛。

近日，德州儀器（TI）推出其首款帶集成驅(qū)動器、內(nèi)部保護和有源電源管理的GaN FET，分別面向車用充電器和工業(yè)電源，可以實現(xiàn)2倍的功率密度和高達99%的效率，并將電動汽車充電器中的電源磁性器件尺寸和車載充電器尺寸分別縮小了59%和50%。

此次TI帶來了首個汽車級的LMG3525R030-Q1，一款650V GaN FET，具有集成驅(qū)動器和保護功能。與現(xiàn)有的Si或SiC解決方案相比，使用TI的新型車用GaN FET可將電動汽車（EV）車載充電器和DC/DC轉(zhuǎn)換器的尺寸減少多達50％，從而使工程師能夠延長電池續(xù)航，提高系統(tǒng)可靠性并降低設計成本。

據(jù)TI高壓電源應用產(chǎn)品業(yè)務部應用工程師張奕馳介紹，這款產(chǎn)品是基于預測汽車未來市場所推出的，利用GaN技術可為汽車帶來更快的充電時間、更高的可靠性和更低的成本。

TI同時推出600V工業(yè)GaN FET LMG3425R030，一款功率密度加倍，且所需器件更少的600V工業(yè)級GaN FET，可在更低功耗和更小電路板空間占用的情況下，在AC/DC電力輸送應用中實現(xiàn)更高的效率和功率密度。這款產(chǎn)品在工業(yè)中擁有廣泛的應用，如充電樁、5G、電信、服務器等。

據(jù)張奕馳介紹，該款產(chǎn)品集成了全新的智能死區(qū)自適應功能，GaN可以根據(jù)負載電流自動調(diào)節(jié)死區(qū)時間，實現(xiàn)效率最大化。

得益于TIGaN集成的優(yōu)勢，可以將功率密度增加到非常大，能夠提供大于150 V /ns和大于2.2 MHz的業(yè)界更快切換速度。高壓擺率和高切換速度能夠?qū)㈦娐分械拇旁p少的更小，通過集成可以將功率磁元件體積減少59%，以及減少十多個組件需求。

工業(yè)和汽車用GaN FET兩者有何區(qū)別？

據(jù)張奕馳介紹稱，工業(yè)級和汽車用GaN FET所要通過的標準是不同的。再者，兩者之間最大的區(qū)別是，工業(yè)是600V的GaN，而汽車用GaN是650V。主要因為在汽車方面有些應用所需要的母線電壓會更高。另一個非常重要的區(qū)別，是汽車是頂部散熱，工業(yè)是底部散熱。汽車頂部散熱就提供了更多可能性，可以讓客戶通過散熱板、水冷和其他散熱方式更高效的進行散熱。

TI的GaN布局

TI是電源管理IC界的翹楚，在傳統(tǒng)解決方案中，通常會在低成本、高可靠性、小體積以及高性能等方面有所取舍，得益于GaN的優(yōu)質(zhì)特性，TI GaN可以同時滿足所有這些優(yōu)秀的表現(xiàn)。

TI采取的硅基氮化鎵，將驅(qū)動集成在硅基層上，使得TI的GaN解決方案更可靠、更具有成本優(yōu)勢、更加實用。

早在十年前TI就開始研發(fā)GaN，當時就意識到GaN的應用潛力，認為工業(yè)、電信以及個人電子消費品、企業(yè)電源中將會有廣闊的應用，因為這些領域都需要非常高的功率密度，并且對可靠性的要求也非常高。

針對這些需求研發(fā)出硅基GaN后與工業(yè)伙伴展開緊密合作。例如，與西門子推出了首個10千瓦連接云電網(wǎng)的轉(zhuǎn)換器。同時，在GaN上完成了超過4000萬小時的可靠性測試。

據(jù)悉，TI所有的GaN生產(chǎn)全部屬于自有，從來不外包設計，工廠選址在達拉斯，目前正在往更大尺寸的晶圓方向發(fā)展，將來GaN的成本也會更低。