随着全球电气化时代进程的不断深入,下一代功率半导体已成为各行各业迈向全电气化时代的最新解决方案。氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)作为下一代功率半导体的两种主导材料一直受到众多行业和媒体的关注。近日,纳微半导体召开新闻发布会,主要介绍了今后纳微半导体在下一代功率半导体的领先技术和前沿应用,并同记者对于纳微半导体全球布局、产品特性、数据中心以及新能源汽车相关应用展开重点交流。面对碳中和政策全球化以及终端产品节能与高效的需求,纳微半导体凭借自身优势将成为下一代半导体的领先企业之一。
2022年8月份,纳微正式并购了GeneSiC。此前,纳微主要业务是氮化镓方向。如今,纳微公司旗下拥有2条产品线,分别是GaNFast(原氮化镓功率IC业务线)和GeneSiC(碳化硅业务),正式开启了全新的“双擎驱动”战略,同时发展GaN和SiC全面专注第三代功率半导体的发展。除此之外,针对于有大功率需求的新能源汽车板块的业务纳微还收购了比利时的容性数字隔离器开发公司——VDD TECH,用于为纳微氮化镓、碳化硅量身定制数字隔离器和驱动芯片,预计1年后将有更多基于容隔技术的产品推出。
目前市场对于半导体的应用从40V的档位到6500V,功率等级从20瓦、30瓦到兆瓦级,纳微的GeneSiC已经实现了全系列覆盖,同时也是全世界范围内仅有的2家可以做到6500V的厂商之一。目前在新能源汽车上有电机驱动器、车载充电机、DC-DC变换器以及高压分配电单元4个比较大的高压变换单元。针对氮化镓和碳化硅在车载应用上的诸多限制,纳微的GaNFast和GeneSiC的优势有所不同,GaNFast在应用上最主要的优势是解决了驱动的问题。原始单管氮化镓驱动电路相对复杂、易受干扰,纳微将Drive和GaN集成,在内部内置驱动,外部做dV/dt控制,由于Drive和GAN芯片的合封方式可以有效抑制较高的dV/dt对驱动的影响。下一代的GaNSense技术是在GaNFast的基础上将更多功能包括进来,使其具备短路保护、OTP以及无损的电流采样功能,为系统做更多的设计支持。GeneSiC器件的雪崩能力、并联能力和抗短路能力相对于竞争对手也有大幅的优势,为工程应用提供更加安全高效的解决方案。
如果针对汽车行业按照功率和电压划分,200V到800V、900V对于OBC领域来说,GaNFast和GeneSiC两大产品线可以共存。例如单相的OBC采用GaN+SiC的混合设计,三相OBC采用SiC,而在高压和大功率主驱的领域还是采用SiC解决方案。纳微内部开发了两款Demo,首先是基于GaN的二合一6.6kW车载充电机,其充电功率6.6千瓦,放电功率6kVA,效率可以达到95%以上,做到了行业内较高水平。第二个是11kW二合一车载充电机,从拓扑来看其PFC是一个三相整流桥,后级DC-DC采用传统的双向CLLC电路,高压转低压采用硬开关全桥,目前它可以做到与400V、800V电池兼容,体积3.6L,功率密度3.9kW/L,预估效率95%以上,同样也是业界领先的水平。
对于GeneSiC系列,可以支持从10kW到200kW的不同主驱应用。针对400V和800V电池系统,可以选用750V碳化硅或1200V碳化硅来做相应的主驱功率管。与传统的IGBT主驱相比,碳化硅因为它的高温特性,可以为主驱带来更多的效率,进而改善续航里程。
从2014年成立至2018年,纳微创造了很多历史上世界第一,世界上第一款氮化镓功率IC,世界第一款半桥等,2018年以后,纳微快速在氮化镓市场取得整个行业的认可。截止到2022年5月,纳微的GaNFast芯片已经出货超过7千万颗,良率也得到所有厂商的认可。GeneSiC成立近20年来,得到了全球汽车、工业、航空航天等多方面客户的认可,同时也为美国航空航天局NASA多个项目研发碳化硅器件,足以证明GeneSiC产品超高的可靠性。
随着芯片短缺浪潮逐渐退去,芯片供应链得到缓解,但在短期内纳微还是会坚持灵活的做法,氮化镓目前主要以台积电代工为主。纳微半导体副总裁兼中国区总经理查莹杰说到:“从目前产能扩张来看,氮化镓的扩张比碳化硅更简单,其最为耗时耗能的部分是在氮化镓的外延,相对较为好解决。碳化硅扩张难点在于衬底,涉及材料的生长和切割,纳微现在和上游的材料厂建立了深度合作,提高了整体灵活性。”目前从国际品牌来看,碳化硅交付周期表现比较好的供应商也需要半年,常规国际品牌交期都要1-1.5年,而GeneSiC的交付周期更快,二极管仅需16周,SiC FETs做到26周,并且今年GeneSiC产能将扩张5倍,将能够更好的满足客户的需求。
纳微半导体注重在新能源汽车领域的应用,并且一直致力于推动电动汽车行业的发展,与传统的竞争对手相比,纳微的核心竞争力十分明显,作为全球第一家发布GaN + SiC的双引擎新战略的半导体企业,纳微将全面专注于下一代半导体的研发,加速拓展市场机会,最终渗透到各行各业,全面引领半导体行业发展与建设。
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