世界第一！云鎵發(fā)布650V/150A增強型GaN芯片，向汽車電子進發(fā)

1. GaN—引領(lǐng)新能源汽車領(lǐng)域的未來

隨著GaN器件在數(shù)據(jù)中心及光伏逆變等領(lǐng)域的滲透，其在工業(yè)級的應(yīng)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(huán)保高效的出行方式，逐漸成為市場主流，其核心技術(shù)的提升也成為關(guān)鍵課題。在這一背景下，高可靠性的GaN大電流芯片的應(yīng)用逐漸受到矚目，成為推動新能源汽車技術(shù)革新的重要力量。

2. GaN的技術(shù)優(yōu)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(yīng)用領(lǐng)域前景巨大，包括電機驅(qū)動、車載充電器（OBC）、DC/DC轉(zhuǎn)換器、激光雷達(dá)以及快速充電樁等，其諸多變革性優(yōu)勢有：

a) 增加汽車的續(xù)航里程

GaN芯片的高效率轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為驅(qū)動電力，延長續(xù)航里程。

b)減輕系統(tǒng)重量與體積

得益于GaN材料的高能量密度，電力系統(tǒng)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(shù)中表現(xiàn)優(yōu)異，可以實現(xiàn)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(xù)下降，得益于GaN制造成本的優(yōu)勢，GaN器件的使用將大大降低整車的系統(tǒng)成本。

早在2021年，上海電驅(qū)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(qū)動又亮相了一款GaN的功率模塊產(chǎn)品（上圖右）。

受限于開關(guān)損耗的問題，傳統(tǒng)的IGBT電機驅(qū)動開關(guān)頻率多在10kHz以下，其逆變的頻率較低，電機的轉(zhuǎn)速受限，同時電流的畸變更大。而GaN器件因為開關(guān)損耗小的優(yōu)點，在電機驅(qū)動應(yīng)用中，器件的開關(guān)頻率可以得到進一步提升，電機轉(zhuǎn)速可以做到更高，電流畸變更小，系統(tǒng)優(yōu)勢非常明顯。

3. 650V/150A—世界上最小內(nèi)阻的增強型GaN器件

早在新年伊始，云鎵半導(dǎo)體就發(fā)布工業(yè)級GaN功率器件，封裝形態(tài)覆蓋DFN88、TOLL和TOLT等，大舉入局?jǐn)?shù)據(jù)中心、再生能源、OBC等應(yīng)用場景。是國內(nèi)唯一可提供工業(yè)級 E-mode GaN 器件的設(shè)計公司，其 TOLT頂面散熱封裝亦屬國內(nèi)首個。

對于如電機驅(qū)動這類汽車應(yīng)用，如何獲取更小內(nèi)阻的氮化鎵芯片 (<10mΩ)?

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

近日，云鎵半導(dǎo)體自主研發(fā)了650V/150A的大電流芯片（如下3D圖所示），導(dǎo)通內(nèi)阻典型值10mΩ，實現(xiàn)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(xiàn)了大于80%的芯片良率。此工藝研發(fā)的方案非常適合新能源汽車領(lǐng)域的模塊需求，焊盤引腳設(shè)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(xiàn)定制化需求。此外更小的寄生，更小的走線設(shè)計，可以大大提升系統(tǒng)性能。

同時，云鎵半導(dǎo)體還積極與合作伙伴合作，進行工業(yè)模組以及電驅(qū)模塊的樣機開發(fā)，積極推進國產(chǎn)GaN上車！