发布日期：2019年2月7日克ydF4y2Ba
贡献作者：Sinjin Dixon Warren博士克ydF4y2Ba
图1 - RACPower RP-PC104 USB-C充电器克ydF4y2Ba
650v氮化镓（GaN）功率高电子迁移率晶体管（HEMT）的主要新兴应用之一可能是紧凑、可移动的USB-C快速充电器。在互联网上搜索“GaN笔记本充电器”表明，有几家公司瞄准了这个市场，包括RAVPower、Anker、FINsix和mademind（muone）。RAVPower RP-PC104 USB-C充电器（如图1所示）目前正在批量生产。克ydF4y2Ba
近几年来，GaN一直是电力电子研究和发展的重点。这是由于理论上允许GaN晶体管在击穿电压、导通电阻（R）方面超过硅功率MOSFET的性能规格的物理特性克ydF4y2BaDS，开克ydF4y2Ba)，栅电容（Q克ydF4y2Ba克克ydF4y2Ba)，以及其他性能参数。主要的挑战一直是以合理的价格获得高质量的GaN衬底。大块GaN晶圆非常昂贵，直径只有2英寸。GaN外延层可以在碳化硅（SiC）上生长，但成本较高。克ydF4y2Ba
最近，在Si衬底上生长器件质量的GaN已成为可能，这允许形成横向晶体管结构，但不允许垂直晶体管。以合理的成本获得GaN-on-Si在市场上尤其具有破坏性，因为它使传统的硅加工工具能够用于加工GaN-on-Si晶片。克ydF4y2Ba
2016年，Chipworks（现为TechInsights）分析了克ydF4y2BaAvogy Zolt笔记本电脑充电器克ydF4y2Ba，这是在基于GaN技术的时候相信。为了我们的意外，我们发现ZOLT包含了由CREE制造的SIC模具。随后的pntpower.com博客讨论了克ydF4y2BaAvogy和Finsix将碳化硅放入充电器的4个原因克ydF4y2Ba. 从本质上讲，尽管GaN在理论上优于SiC，但在2016年，可靠的600 V GaN技术无法批量生产。虽然碳化硅更贵，但它是可用的和工作的，它是最好的选择，在当时建立一个工作的便携式充电器。根据PntPower.com网站FINsix也在他们的飞镖充电器中使用了碳化硅。克ydF4y2Ba
图2-RAVPower RP-PC104 USB-C充电器主PCB克ydF4y2Ba
RAVPower RP-PC104-W充电器克ydF4y2Ba
TechInsights最近购买了RAVPower RP-PC104-W充电器。我们的拆卸发现它包含两个安装在主PCB上的纳维NV6115 GaN基功率IC，如图2中的黄色框所示。这是我们实验室分析的第一个含有GaN电源技术的商业产品。根据数据表，NV6115是一款650V GaNFast功率集成电路，具有170MΩR克ydF4y2BaDS，开克ydF4y2Ba以及2兆赫的工作频率。克ydF4y2Ba
表1提供了在RACPower RP-PC104-W中找到的设计WINS的完整列表。除了这些IC的RP-PC104-W之外还包含几个大电容器和电感器。克ydF4y2Ba
| 制造商名称克ydF4y2Ba | 零件号克ydF4y2Ba | 设备类型克ydF4y2Ba |
|---|---|---|
| 纳维半导体克ydF4y2Ba | NV6115型克ydF4y2Ba | GaN功率集成电路克ydF4y2Ba |
| 二极管公司克ydF4y2Ba | 最高有效位30米克ydF4y2Ba | 功率整流器克ydF4y2Ba |
| 先锋国际克ydF4y2Ba | VS3506AE型克ydF4y2Ba | P沟道场效应晶体管克ydF4y2Ba |
| 芯科实验室克ydF4y2Ba | 硅8610BB-B-IS克ydF4y2Ba | 数字隔离器克ydF4y2Ba |
| 永恒之光克ydF4y2Ba | EL1018-G.克ydF4y2Ba | 光电耦合器克ydF4y2Ba |
| 德州仪器克ydF4y2Ba | UCC28780RTE型克ydF4y2Ba | UCC28780高频有源箝位反激控制器克ydF4y2Ba |
| 英飞凌科技克ydF4y2Ba | BSC098N10NS5克ydF4y2Ba | 功率MOSFET克ydF4y2Ba |
| Weltrend半导体克ydF4y2Ba | WT6615F型克ydF4y2Ba | USB电源传输（PD）控制器克ydF4y2Ba |
表1-RAVPower RP-PC104设计克ydF4y2Ba
图3–纳维NV6115套装顶部克ydF4y2Ba
图4–纳维NV6115软件包底部克ydF4y2Ba
纳维NV6115包装克ydF4y2Ba
纳维教育NV6115采用5.0 mm x 6.0 mm x 0.85 mm厚的四平板无铅（QFN）封装，如图3所示。封装背面显示了一个大的源极和漏极端子，以及电源（VDD）、接地（VCC）、脉宽调制输入（PWM）和VDD设置电压（DZ）的单独引脚，如图4所示。克ydF4y2Ba
图5–纳维NV6115套装X射线克ydF4y2Ba
图5是纳维NV6115的顶面平面X光透视图。源极和漏极引脚连接采用多条导线连接到GaN管芯。VCC接地、PWM、VDD电源和DZ连接采用单线连接到模具上。克ydF4y2Ba
图6–纳维NV6S006 R00模具克ydF4y2Ba
图6显示了纳维公司NV6115封装内的GaN-on-Si芯片的高分辨率照片，带有NV6S006 R00芯片标记。芯片的中央部分包含高电子迁移率晶体管（HEMT）门阵列。克ydF4y2Ba
图7-纳维NV6S006 R00模具总体结构克ydF4y2Ba
我们实验室对NV6S006 R00芯片进行了横截面分析。图7显示了该芯片的总体结构，其特征是在Si衬底上的GaN上形成了两层铝互连金属。金属0层用于形成晶体管源极、漏极连接和栅极。附加金属层用于形成从栅极向晶体管漏极连接延伸的金属屏蔽。克ydF4y2Ba
TechInsights最近完成了克ydF4y2Ba相关Navitas设备的分析克ydF4y2BaNV6117采用相同的5毫米x 6毫米QFN封装，但具有更低的120兆欧克ydF4y2BaRDS，开克ydF4y2Ba. TechInsights提供了对该设备的详细分析克ydF4y2Ba电力半导体订阅克ydF4y2Ba. 我们的分析发现，NV6117芯片具有基于HEMT的控制电路。纳维教育声称是第一个将逻辑、模拟和电源集成到一个GaN集成电路上的GaN功率集成电路上市的公司。克ydF4y2Ba
该UBS-C充电器是Navitas市场渗透策略的典型示例。他们设计了一个带有司机的GaN IC，一些控制器，但主要是保护系统集成，使其设备易于集成。售后市场消费者电力供应制造商不再拥有一支电力电子设计师。转换器具有相当的标准拓扑，在过去的5年里没有进化。制造商需要招募新的工程人才来重建电源转换器设计任务力，并能够快速发布基于GaN的电源。Navitas很了解情况，因此他们提出了一个完整的应用程序设计，准备使用很少或没有调整。The Active Clamp Flyback is part of the design they have proposed, and it has probably been sold to several consumer power supply makers like Anker, Aukey, Made in Mind, etc. Navitas facilitates the designer’s job as much as possible, enabling them to sell their products. It seems to be a winning strategy to kickstart GaN production and Navitas revenues.
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本订阅的目的是提供我们对电力半导体市场新技术的分析，包括GaN、SiC、外加Si MOSFET和IGBT器件。它还包括我们的BCD技术报告库。克ydF4y2Ba
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