用GaNSense技术赋能氮化镓快充,纳微半导体如何做到高速度低功耗?

作者:潇冷 来源:原创 2021-11-25

  你愿意花多少时间为手机充电,4个小时、2个小时,亦或是更短?

  那当然是越短越好。

  近年来,随着氮化镓充电器的加速普及,人们在充电这一日常操作中,所支付的时间正在急剧减少。专注氮化镓功率芯片的纳微半导体,基于GaNSense技术证实了,氮化镓器件的开关速度比传统的硅器件快20倍,在尺寸和重量减半的情况下,可实现高达3倍的功率,以及3倍的充电速度。换言之,未来在氮化镓的加持下,“充电”将会是一件非常省时的事情。

  押注氮化镓

  纳微半导体的扎根、发展及壮大

  “近几年,氮化镓材料通过自身优化、产能提升、成本控制,逐渐应用到消费类、工业应用中。”纳微半导体销售营运总监李铭钊表示。随着氮化镓的广泛应用,氮化镓功率器件市场将迎来高速发展。据调研机构预测,氮化镓功率器件市场将从2020年的4600万美元,增长至2026年的11亿美元,平均年复合增长率高达70%,俨然成为新蓝海。在此背景下,纳微半导体迅速崛起,并于10月份在纳斯达克上市,估值达10亿美元。

用GaNSense技术赋能氮化镓快充,纳微半导体如何做到高速度低功耗?

  据了解,纳微半导体是第一家在7年之内,从初创做到上市,并且估值突破10亿美元的功率半导体企业,其背后离不开纳微半导体团队的付出。李铭钊表示:“纳微半导体的三位创始人——Gene Sheridan、Dan Kinzer、Jason Zhang一起共事超过30年,并将丰富的经验带到纳微半导体。”截止目前,纳微半导体共有200多件核心专利,并有100多件专利正在申请。

  一直以来纳微半导体十分重视中国市场。2018年,纳微在深圳成立首个应用和销售中心,为戴尔、联想、LG、亚马逊、OPPO等在内的几十家快速充电器、适配器制造商提供解决方案和支持。

  同时,在杭州成立的GaNFast应用设计中心,主要致力于研发氮化镓功率芯片在数据中心领域的应用。而在上海成立的GaNFast功率芯片设计中心,是纳微在洛杉矶以外成立的第一个功率芯片的设计中心,承载了纳微未来在中国的IC设计重任。

  李铭钊透露:“纳微中国拥有超过纳微全球40%的成员,今年全球新招聘员工,50%以上都是中国的,而中国市场创造了纳微全球70%以上的营收。”据了解,目前,全球超过140款量产的充电器采用纳微的解决方案,而且大约有150款处于研发阶段。李铭钊表示:“未来12个月,将有150余款基于纳微解决方案的充电器发布。”

  而最新发布的基于GaNSense技术的智能GaNFast氮化镓功率芯片,已经有超过3000万颗的出货量,并在现场测试实现了超过1160亿个设备小时,并且没有任何关于GaN现场故障的报告。这必然离不开纳微半导体对氮化镓技术的迭代升级。

  氮化镓技术升级

  纳微GaNSense技术施展新魅力

  上市不到一个月,纳微半导体便宣布推出新一代采用GaNSense技术的智能GaNFast氮化镓功率芯片。而该技术不仅增加了纳微氮化镓功率芯片技术的节能和快充优势,更集成了关键、实时、智能的传感和保护电路,进一步提高了纳微半导体在功率半导体行业领先的可靠性和稳健性。

用GaNSense技术赋能氮化镓快充,纳微半导体如何做到高速度低功耗?

  纳微半导体高级应用总监黄秀成表示:“纳微的GaN器件集成了控制、驱动和保护,可以不依赖于外部集成参数,可以充分释放开关频率,电源适配器的主流开关频率可以做到300、400kHz,模块电源已经有客户做到了MHz。用经过集成的方案设计出来的功率密度比传统硅或分立式GaN高了很多,目前好多案例远大于1W/cc。”

  同时,GaNSense技术通过进一步集成在GaNFast基础上做了几大性能提升,包括无损采样、过流保护、过温保护和智能待机。其中,GaNSense技术使用无损采样代替原来的电阻功能,这将进一步提升能耗,减少PCB布局,让布局变得更为简单灵活,并通过低耦合系数降低器件本身的温度,提升整个系统的效率。

  过流保护方面,纳微半导体基于采样信号,设定一个过流的阈值,触及这个阈值时反应时间小于100ns,节省出来200ns可以避免系统因短路、过功率等造成变压器电流急剧上升的情况。

  而过温保护方面,黄秀成表示:“过温保护的保护机理是通过设置一个区间,当GaN晶圆上的温度超过设定的阈值,通常是160度之后,我们会直接将芯片关闭,这样可以精准控制节温的范围。”

用GaNSense技术赋能氮化镓快充,纳微半导体如何做到高速度低功耗?

  此外,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。据透露与传统的硅功率芯片相比,每颗出货的GaNFast氮化镓功率芯片可以减少碳足迹 4-10 倍,可节省4千克的二氧化碳排放。

  不止于消费市场

  纳微半导体即将建设更大更强生态圈

  据了解,采用GaNSense技术的新一代纳微GaNFast氮化镓功率芯片有十个型号,他们都集成了氮化镓功率器件、氮化镓驱动、控制和保护的核心技术,所有产品的额定电压为650V/800V,具有2kV ESD保护。新的GaNFast功率芯片的Rds(on)范围为120至450毫欧,采用5 x 6 mm或6 x 8 mm PQFN封装,具有GaNSense保护电路和无损电流感应。

  作为纳微第三代氮化镓功率芯片,GaNFast氮化镓功率芯片针对现代电源转换拓扑结构进行了优化,包括高频准谐振反激式(HFQR)、有源钳位反激式(ACF)和PFC升压,这些都是移动和消费市场内流行的提供最快、最高效和最小的充电器和适配器的技术方法。据悉,GaNSense技术已被用于部分一线消费电子品牌的氮化镓充电器上。

  不仅如此,纳微半导体的目标市场包括智能手机和笔记本电脑的快充充电器,估计每年有20亿美元的氮化镓市场机会,以及每年20亿美元的消费市场机会,包括一体机、电视、家庭网络和自动化设备。今年,联想最新发布的CC 65W GaN氮化镓充电器便采用了纳微的NV6134 GaNSense解决方案,相比硅提升了1.5%的效率。

  除了消费级市场,纳微半导体还瞄准了数据中心、太阳能、电动汽车等市场。其中数据中心领域,使用氮化镓每年可以节省19亿美元的电费,而将电动汽车上使用GaNSense技术,可以让电池更小、更轻,可以增加更多的锂电池,大大提高汽车的续航。

  在谈及生态建设,纳微半导体高级研发总监徐迎春表示:“在极短的时间内,纳微半导体能够帮助终端客户和ODM厂家发布160款产品,这离不开纳微半导体的生态建设,离不开现有的企业支持,以及公司技术团队的合作。”

  写在最后

  未来,氮化镓充电技术的崛起为人类生活、生产带来更多的便捷、更高的效率,而且随着云、新能源汽车等领域的发展,氮化镓将有着更广阔的发展前景。笔者有理由相信,积极布局氮化镓功率芯片的纳微半导体,必将扬帆起航,为社会创造更快、更稳、更健康的充电方式。

  备注:GaNSense、GaNFast均为纳微半导体注册商标

发布
X
第三方账号登录
  • 微博认证登录
  • QQ账号登录
  • 微信账号登录