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纳微第三代半导体双引擎推进,氮化镓+碳化硅专注新能源市场
2023-03-30 09:18:57 充电头网

  在2022年8月,纳微半导体并购了GeneSiC碳化硅公司,将原本的GaNFast氮化镓功率芯片产品线扩展,新增GeneSiC碳化硅产品线。氮化镓和碳化硅相比硅具有更低的损耗,更高的效率,两者搭配使用,能够提升电源类产品的功率密度,让同等体积的电源输出功率更大,发热更小。

  纳微召开了新闻发布会,在发布会上介绍了纳微的双引擎战略以及GeneSiC概况,GeneSiC碳化硅功率器件的具体特性及技术特点,纳微半导体产品在电动汽车的应用以及数据中心应用。面对不断提升的节能要求,第三代半导体将成为不可或缺的重要产品。

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  根据应用功率和电压等级的不同,第三代半导体的市场可以大概分为三个区域,对于80-650V的蓝色区域来说,是GaN的天下,纳微在这个功率段推出了GaNFast系列氮化镓功率芯片,用于手机和笔记本的适配器市场。纳微的GaNFast功率芯片将驱动器,控制电路和保护电路全部集成在器件内部,相比传统独立器件,大幅简化应用,并提升性能和可靠性。

  650-1200V的浅蓝色区域,是氮化镓和碳化硅共存的市场,包括数据中心UPS,工业自动化,太阳能发电和新能源汽车OBC等应用。在不同的电压和功率等级中,将氮化镓和碳化硅共同使用,可以显著的提升系统性能和性价比,混合设计大幅拓展了单一器件的应用范围。

  对于1200-6500V的高压部分,纳微GeneSiC是世界上仅有的两家能够做到6500V的厂商之一,在电动汽车、新能源、轨道交通、太阳能和电网都有广阔的应用场景,市场前景非常巨大。

  以电动汽车为例,纳微推出了两款DEMO来验证器件性能,第一款是基于氮化镓的二合一6.6kW和3kW DC-DC二合一的车载充电器,充电功率为6.6kW,放电功率为6.6kVA,在全电压范围内充放电效率均超过95%,达到了行业内较高的水平。

  另外一款二合一充电机为11kW功率,兼容400V和800V电池,采用硬开关全桥,PFC采用三相整流桥,平面尺寸与一张A4纸相当,体积仅3.8L,功率密度为3.7kW/L,同样达到了业界领先水平。

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  截止到2022年5月份,纳微的GaNFast芯片出货量超过7千万颗,良率得到所有厂商认可,纳微也在美国2022年的APEC展会上宣布了20年的质量保证,这是纳微对氮化镓产品品质的信心,也增强了工业客户和汽车客户对氮化镓技术的信心。

  纳微半导体副总裁兼中国区总经理查莹杰表示:“GeneSiC的产品,已经发货超过800万颗,这也是相当骄人的成绩,目前GeneSiC的出货量已经排在了全球前8位的水平,我相信这个速度还会继续加快。”

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  GeneSiC的产品在2010年就赢得NASA项目,充分证明了GeneSiC的产品可靠性,可以满足在宇航环境中工作。如今,GeneSiC的产品已经走向充电桩应用,服务了大概超过半数的北美充电桩,国内的电动汽车厂商,比亚迪和吉利也采用了GeneSiC的方案,产品可靠性已经得到了不同领域客户的广泛验证。

  GeneSiC是目前独家可以提供从650V到6500V产品的厂商,产品范围宽泛,选择多。其导通电阻随温度变化小,电流承受能力也更强。同时开通关断损耗也更小,短路耐受时间业界最强。GeneSiC的碳化硅MOS,VTH在高压高温下漂移较低,提升并联应用的可靠性。雪崩耐量是同类产品3倍左右,提高系统可靠性。并且在高温以及高电压下条件下,Vth漂移较低,对均流和开关的一致性都有好处。

  Genesic采用沟槽辅助平面结构,结合了平面和沟槽的优点。纳微独有的IP和专利,使碳化硅的特性达到最优,成本不会增加,生产的效率和良率都比较高,晶圆的一致性也较高。

  目前碳化硅在电动汽车上的应用,主要集中在OBC,DC-DC和电机牵引逆变器。电机牵引逆变器通常会使用一个到两个碳化硅模块,代替传统的独立单管。每个碳化硅模块内部都有36-48颗碳化硅器件。

  另外一个碳化硅的用途是家庭光伏发电和储能系统,对于安装在室内的光伏储能逆变器来说,使用碳化硅可以做到无风扇设计,没有风扇噪音,对用户更加友好。而更大功率的储能,需要更高的转换效率,碳化硅可以提高转换效率,非常适合大功率储能系统应用。

  在数据中心和服务器应用中,通过使用氮化镓和碳化硅,可以提升电源效率,并且优化成本,通过第三代半导体的优势,不光做到更高的电源能效,并且在满足效率要求下,降低整体成本,进一步加快第三代半导体的普及。

  纳微独立开发完成了两款服务器电源样机,其中一款样机输出功率为1.3kW,30-70%负载下的转换效率均高于96%,另外一款输出功率为3.2kW,功率密度达到98W/inch³,相比传统硅器件,功率密度提升超过2.5倍,进一步佐证了第三代半导体能够提升系统的功率密度,同时满足量产要求。

  在去年,纳微不仅并购了GeneSiC,还并购了比利时的一家容性数字隔离器开发公司,VDD TECH,可以加速对于中大功率以及汽车新能源的隔离产品开发,为纳微的第三代半导体器件量身打造数字隔离芯片和驱动芯片。进一步简化第三代半导体的应用,并提升整体可靠性。

  未来,第三代半导体将会充分发挥性能优势,在新能源,电动汽车,数据中心,消费电子等领域带来更加节能的设计,让消费者感知到科技带来的进步。纳微半导体作为全球第一家氮化镓+碳化硅双引擎战略的半导体公司,将会全力推进节能低碳,降低碳的排放。


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