富士通半导体明年计划量产氮化镓功率器件

<正>富士通半导体(上海)有限公司近日宣布采用其基于硅基板的氮化镓(GaN)功率器件的服务器电源单元成功实现2.5 kW的高输出功率,富士通半导体计划将于2013年下半年开始量产这些GaN功率器件。这些器件可广泛用于电源增值应用,对实现低碳社会做出重大贡献。与传统硅基功率器件相比,基于GaN的功率器件具有导通电阻低和能够进行高频操作等特性。而这些特性恰恰有利于提高电源单元转换效率,并使电源单元更加紧凑。富士通半导体计划在硅基板上进行GaN功率     

富士通半导体推出耐压150V的GaN功率器件产品

富士通半导体(上海)有限公司宣布,推出基于硅衬底的氮化镓(GaN)功率器件芯片MB51T008A,该芯片可耐压150 V。富士通半导体将于2013年7月起开始提供新品样片。该产品初始状态是断开(Normally-off),相比于同等耐压规格的硅功率器件,品质因数(FOM)可降低近一半。基于富士通半导体的GaN功率器件,用户可以设计出体积更小,效率更高的电源组件,可     

被写进“十四五”的氮化镓(GaN),各场景应用齐头并进

氮化镓作为一种第三代半导体材料,近两年时间里在消费类电源市场中得到了广泛应用。尤其是随着各大手机、笔电品牌纷纷入局氮化镓快充,氮化镓功率器件的性能得到进一步验证,同时也加速了氮化镓技术在快充市场中的普及。目前快充电源市面.上的应用的氮化镓主要以三种形式,分别是GaN单管功率器件,内置驱动器的GaN功率芯片,以及内置控制器、驱动器、GaN功率器件的合封芯片。其中以GaN单管功率器件发展最为迅速,尤其是十四五规划出台以来,国家加大了对第三代半导体扶持力度,基于不同品牌GaN器件开发的快充产品也相继量产。     

氮化镓功率半导体器件技术

作为第三代半导体材料的典型代表,宽禁带半导体氮化镓(GaN)具有许多硅材料所不具备的优异性能,是高频、高压、高温和大功率应用的优良半导体材料,在民用和军事领域具有广阔的应用前景。随着GaN技术的进步,特别是大直径硅(Si)基GaN外延技术的逐步成熟并商用化,GaN功率半导体技术有望成为高性能低成本功率技术解决方案,从而受到国际著名半导体厂商和研究单位的关注。总结了GaN功率半导体器件的最新研究,并对GaN功率器件发展所涉及的器件击穿机理与耐压优化、器件物理与模型、电流崩塌效应、工艺技术以及材料发展等问题进行了分析与概述。     

X波段50W GaN功放管的应用研究

氮化镓(GaN)作为新一代半导体材料,具有高功率容量和高热容性等特点,所以GaN微波功率器件成为近几年研究的热点。随着GaN功放管的功率不断提高,以氮化镓(GaN)为基础的微波功率器件的应用取得了很大的进步。本文对氮化镓(GaN)功率器件的特点和现状进行了介绍,并对X波段50W GaN功放管的电路设计、影响电路的因素进行了分析和研究。最后完成了一个X波段50W固态功放的设计,并给出了测试结果。     

C波段高效率30W功率放大器研制

随着第三代半导体GaN器件技术的不断发展,GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)功率器件在电子系统中逐步得到了广泛应用。GaN功率器件具有工作效率高、功率密度大和击穿场强高的特点,非常适合用于大功率、连续波功率放大器设计。基于GaN功率器件大信号模型,采用Microwave Office 2009微波设计软件对功率放大器进行仿真优化,设计并研制出了C波段高效率30 W连续波功率放大器。该放大器功率器件采用了CREE公司C波段GaN HEMT功率器件,实现放大器尺寸为190 mm×50 mm×15 mm,端口阻抗为50Ω。放大器在5 650~5 950 MHz频带内、28 V工作条件下,连续波输出功率大于30 W,增益大于45 dB,效率大于30%。     

GaN技术发展新趋势

氮化镓(GaN)是第三代半导体的典型代表,受到学术界和产业界的广泛关注,正在成为未来超越摩尔定律所依靠的重要技术之一。对于射频(RF)GaN技术,在电信和国防两大主要应用增长行业,尤其是军用领域对先进雷达和通信系统不断增加的需求,推动了RF GaN器件向更高频率、更大功率和更高可靠性发展。文章梳理了在该领域中GaN RF/微波HEMT、毫米波晶体管和单片微波集成电路(MMIC)、GaN器件空间应用可靠性和抗辐射加固等技术发展的脉络。在功率电子方面,对高效、绿色和智能化能源的需求拉动GaN功率电子、电源变换器向快速充电、高效和小型化方向发展。简述了应用于纯电动与混合动力电动汽车(EV/HEV)、工业制造、电信基础设施等场合的GaN功率器件的研发进展和商用情况。在数字计算特别是量子计算前沿,GaN是具有应用前景的技术之一。介绍了GaN计算和低温电子技术研究的几个亮点。总而言之,对GaN技术发展几大领域发展的最新趋势作了概括性描述,勾画出技术发展的粗略线条。     

低成本Si基GaN微电子学的新进展

进入21世纪后,宽禁带半导体GaN微电子学发展迅速,SiC基GaN微电子学已成为微波电子学的发展主流,且正在向更高频率和更高功率密度的新一代GaN微波功率器件发展。为了降低成本,Si基GaN微电子学应运而生,在5G通信、电动汽车等绿色能源应用发展的带动下,Si基GaN微电子学已进入产业化快速发展阶段。介绍了Si基GaN微电子学在射频Si基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)新器件结构、工艺与可靠性,Si基GaN HEMT单片微波集成电路(MMIC),Si基E模功率GaN HEMT结构设计,大尺寸Si基GaN HEMT工艺,Si基GaN功率开关器件的可靠性,Si基GaN功率变换器的单片集成和高频开关Si基GaN器件的应用创新等工程化、产业化方面的最新技术进展。分析和评价了低成本Si基GaN微电子学工程化和产业化的发展态势。     

低成本Si基GaN微电子学的新进展(续)

进入21世纪后,宽禁带半导体GaN微电子学发展迅速,SiC基GaN微电子学已成为微波电子学的发展主流,且正在向更高频率和更高功率密度的新一代GaN微波功率器件发展。为了降低成本,Si基GaN微电子学应运而生,在5G通信、电动汽车等绿色能源应用发展的带动下,Si基GaN微电子学已进入产业化快速发展阶段。介绍了Si基GaN微电子学在射频Si基GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)新器件结构、工艺与可靠性,Si基GaN HEMT单片微波集成电路(MMIC),Si基E模功率GaN HEMT结构设计,大尺寸Si基GaN HEMT工艺,Si基GaN功率开关器件的可靠性,Si基GaN功率变换器的单片集成和高频开关Si基GaN器件的应用创新等工程化、产业化方面的最新技术进展。分析和评价了低成本Si基GaN微电子学工程化和产业化的发展态势。     

S波段GaN微波功率器件的研制

简要介绍了第三代新型半导体材料GaN的特点和优势,基于Agilent ADS微波仿真软件设计并实现了一款工作于S波段基于GaN的高效超宽带微波功率器件。测试结果表明,该器件适用于2.7～3.5GHz的超宽带,连续波和脉冲制式均可工作,在饱和状态下,输出功率大于15W,增益达到13dB,漏极效率超过45%,并在管壳内部实现了匹配和偏置电路,对GaN MOSFET微波功率器件小型化、超宽带、高增益和高效率的优异性能得以验证和实现。     

SiC 器件在雷达电源中的应用

现代雷达的发展迫切需要电源提升功率密度和效率。基于第三代半导体碳化硅(SiC)材料的功率器件在耐压等级、高频工作、高温性能等方面有较大优势。文中详细阐述了SiC 器件的特性和各类型SiC 功率器件的发展现状,分析了SiC功率器件在雷达电源中的应用方向,并基于SiC 金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)设计了阵面电源样机,完成了高开关频率性能测试。实验结果表明:SiC MOSFET 的高频工作能降低系统损耗,并提升电源功率密度。     

增强型氮化镓功率器件的总剂量效应

研究了P型帽层和共源共栅(Cascode)结构氮化镓(GaN)功率器件高/低剂量率辐照损伤效应。试验结果表明,P型帽层和Cascode结构GaN功率器件都不具有低剂量率损伤增强效应(ELDRS);Cascode结构GaN功率器件总剂量辐照损伤退化更明显;P型帽层结构的GaN功率器件抗总剂量能力较强。分析了二者的退化机制。试验结果为GaN功率器件空间应用提供了有益参考。     

面向下一代GaN功率技术的超薄势垒AlGaN/GaN异质结功率器件

Al GaN/GaN异质结型功率电子器件具有高工作温度、高击穿电压、高电子迁移率等优点,在推动下一代功率器件小型化、智能化等方面具有很大的材料和系统优势。从5种实现增强型GaN基功率电子器件的方法入手,重点介绍了采用超薄势垒Al GaN(小于6 nm)/GaN异质结实现无需刻蚀Al GaN势垒层的GaN基增强型器件的物理机理和实现方法。同时介绍了在超薄势垒Al GaN/GaN异质结构上实现增强型/耗尽型绝缘栅高电子迁移率晶体管单片集成的研究进展,进一步论证了在大尺寸Si基Al GaN/GaN超薄势垒平台上同片集成射频功率放大器、整流二极管、功率三极管等器件的可行性,为Si基GaN射频器件、功率器件、驱动和控制电路的单片集成奠定了技术基础。     

GaN器件有望在中等耐压范围内实现出色的高频工作性能

1 罗姆看好哪类GaN 功率器件的市场机会? GaN(氮化镓)和SiC (碳化硅)一样,是一种在功率器件中存在巨大潜力的材料.GaN器件作为高频工作出色的器件,在中等耐压范围的应用中备受期待.特别是与SiC相比,高速开关特性出色,因而在基站和数据中心等领域中,作为有助于降低各种开关电源的功耗并实现小型化的器件被寄予厚望...     

“碳化硅功率半导体技术”专题前言

半导体功率器件(即电力电子器件)是电力电子技术的三大核心基础之一,被比作电力电子装置的“CPU”。现有功率器件多采用Si基或SOI基,但是受限于自身材料特性的影响,在节能与转换效率方面越来越显示出他们的局限性。为解决上述问题,半导体功率器件除了继续对传统器件进行新理论和新结构的创新研究外,也正在遵循“一代材料、一代器件、一代装置、一代应用”的发展趋势,从传统的Si基和SOI基向宽禁带半导体SiC和GaN基进行扩展和延伸。     

宽禁带半导体器件环境适应性验证技术

应用验证是新型元器件走向实际工程应用必不可少的关键环节。从实际工程应用角度出发,给出了宽禁带半导体(SiC/GaN等)微波功率器件环境适应性验证过程中的验证分级(解决及时发现问题与验证周期、费用矛盾)、验证载体与工程应用统一性设计(器件研制源于工程、用于工程)、验证数据的可对比性设计(验证环节可追溯)方法及相关分析(指导工程设计),为宽禁带半导体微波功率器件的工程化研制提供数据支撑。文中的试验数据和设计思想可作为其他相关工程设计参考。     

EPC的eGaN要替代MOSFET和IGBT

宜普电源转换公司(Efficient Power Conversion Corporation,EPC)是氮化镓(GaN)功率晶体管先行者。EPC称,其率先推出的商用增强型(enhancement-mode)硅基板氮化镓(GaN-on-Silicon)功率晶体管器件,产品性能高于传统硅功率MOSFET数倍,可适用于服务器、基站、笔记本电脑、手机、LCD显示器、D类功率放大器等。     

富士通半导体推出顶尖定制化SoC创新设计方法

正富士通半导体(上海)有限公司近日宣布,成功开发了专为先进的28nm SoC器件量身打造的全新设计方法,不仅能实现更高的电路密度,同时也可有效缩短开发时间。采用全新设计方法能够将电路的密度提高33%,并可将最终的线路布局时间缩短至一个月。这种设计方法将整合至富士通半导体的各种全新定制化SoC设计方案中,协助客户开发RTL-Handoff SoC器件。富士通半导体预计自2014年2月起将开始接受采用这种全新设计方法的SoC订单。     

OLED显示器及其馈电技术

提高成品率和降低制造成本这两个因素正在促进OLED(有机发光二极管)显示器的使用量稳定攀升。作为响应．一些半导体制造商已经开始提供用于OLED和LCD偏置电源的功率转换IC．为OEM设计师在如何实现显示器电源子系统疗面带来灵活性：尽管IC制造商没有严格地优化这些供OLED用的功率控制器，但这些器件确实有助于保持OLED优异的能量效率，并发挥显示器市场中像LCD所能提供的规模经济优势。     

一款100V的GaN HEMT功率器件及其温度特性

功率器件应用于航空航天等领域,可以起到功率转换、开关控制等作用。以GaN为代表的宽禁带半导体材料器件已逐渐地成为新型功率器件的不二选择。介绍了一款p型GaN栅的100 V GaN HEMT功率器件,给出了该器件各项参数的仿真情况、常态测试参数和三温实验数据,并给出了仿真结果与器件实测结果的对比情况。相较于25℃,在125℃环境温度下,器件阈值电压漂移-0.1 V;在-55℃环境温度下,阈值电压漂移+0.1 V;在-55～125℃全温范围内,器件击穿电压没有明显的变化,均为108 V。说明该GaN HEMT器件有较强的全温范围适应能力。