发布日期:2019年2月7日gydF4y2Ba
特约作者:Sinjin dixun - warren，博士gydF4y2Ba
图1 - RAVPower RP-PC104 USB-C充电器gydF4y2Ba
650伏特氮化镓(GaN)大功率高电子迁移率晶体管(HEMT)的主要应用可能是紧凑、可移动、USB-C快速充电器。在互联网上搜索“GaN笔记本充电器”，可以发现一些公司正在瞄准这个市场，包括RAVPower、Anker、FINsix和Made in Mind (Mu One)。RAVPower RP-PC104 USB-C充电器，如图1所示，目前正在量产。gydF4y2Ba
近年来，氮化镓一直是电力电子研究和开发的主要焦点。这是由于物理性质，理论上允许GaN晶体管超过性能规格的硅功率MOSFET，在击穿电压，通态电阻(RgydF4y2BaDS,gydF4y2Ba，栅电容(QgydF4y2BaggydF4y2Ba)和其他性能参数。主要的挑战一直是以合理的价格获得高质量的氮化镓基质。大块氮化镓晶片非常昂贵，并且只能在直径2英寸的范围内获得。氮化镓外延层可以在碳化硅(SiC)上生长，但成本较高。gydF4y2Ba
最近，在硅基板上生长具有器件质量的氮化镓已经成为可能，这允许形成横向晶体管结构，但不允许形成垂直晶体管。成本合理的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处理GaN-on-Si晶片。gydF4y2Ba
2016年Chipworks公司（现为TechInsights的）分析gydF4y2BaAvogy Zolt笔记本电脑充电器gydF4y2Ba当时，人们认为它是基于氮化镓技术。令我们惊讶的是，我们发现Zolt包含一个碳化硅模具可能是克里制造的。随后的PntPower.com博客讨论了gydF4y2BaAvogy和Finsix把SiC放进充电器的4个原因gydF4y2Ba。从本质上讲，虽然氮化镓在理论上比碳化硅更好，但在2016年，可靠的600v氮化镓技术还没有批量生产。虽然SiC更贵，但它是可用的，并且可以工作，而且它是当时建造一个工作紧凑的充电器的最佳选择。据PntPower.com报道，FINsix也在他们的飞镖充电器中使用了SiC。gydF4y2Ba
图2 - RAVPower RP-PC104 USB-C充电器主PCBgydF4y2Ba
RAVPower RP-PC104-W充电器gydF4y2Ba
TechInsights最近购买了RAVPower的RP-PC104-W充电器。我们的拆解发现，它包含两个Navitas NV6115 gan基电源IC，如图2中的黄色盒子所示，它们安装在主PCB上。这是我们实验室分析的第一个已知含有氮化镓动力技术的商业产品。根据数据表NV6115是650 V GaNFast电源IC 170ΩRgydF4y2BaDS,gydF4y2Ba和2兆赫的工作频率。gydF4y2Ba
表1提供了在RAVPower RP-PC104-W内部发现的设计优势的完整列表。除了这些IC的RP-PC104-W包含几个大电容和一个电感。gydF4y2Ba
| 制造商的名字gydF4y2Ba | 零件号gydF4y2Ba | 设备类型gydF4y2Ba |
|---|---|---|
| Navitas半导体gydF4y2Ba | NV6115gydF4y2Ba | 氮化镓功率集成电路gydF4y2Ba |
| 二极管公司gydF4y2Ba | MSB30MgydF4y2Ba | 功率整流器gydF4y2Ba |
| 先锋国际gydF4y2Ba | VS3506AEgydF4y2Ba | p沟道场效应晶体管gydF4y2Ba |
| 硅实验室gydF4y2Ba | Si8610BB-B-ISgydF4y2Ba | 数字隔离器gydF4y2Ba |
| EverlightgydF4y2Ba | EL1018-GgydF4y2Ba | 光隔离器gydF4y2Ba |
| 德州仪器公司gydF4y2Ba | UCC28780RTEgydF4y2Ba | UCC28780高频有源钳位反激式控制器gydF4y2Ba |
| 英飞凌gydF4y2Ba | BSC098N10NS5gydF4y2Ba | 功率场效应晶体管gydF4y2Ba |
| Weltrend半导体gydF4y2Ba | WT6615FgydF4y2Ba | USB电源传输(PD)控制器gydF4y2Ba |
表1 - RAVPower RP-PC104设计胜出gydF4y2Ba
图3 - 纳维NV6115包顶级gydF4y2Ba
图4 - Navitas NV6115包底部gydF4y2Ba
纳维NV6115包装gydF4y2Ba
纳维NV6115设有5.0毫米×6.0毫米X0.85毫米厚四方扁平无引线（QFN）封装，在图3的封装示出了背面上具有较大的源显示和漏极端子，以及用于功率独立的引脚（VDD），接地线（VCC），脉冲宽度调制输入（PWM）和VDD设定电压（DZ），在图4上的封装的底侧示出。gydF4y2Ba
图5 - Navitas NV6115包x光片gydF4y2Ba
图5是纳维NV6115的顶侧平面图透视。源极和漏极销连接是丝与多根导线到GaN晶粒接合。的VCC接地，PWM，VDD电源和DZ连接是线接合到与单线模具。gydF4y2Ba
图6 - Navitas NV6S006 R00模具gydF4y2Ba
图6显示了在Navitas NV6115包内发现的GaN-on-Si模具的高分辨率照片，带有NV6S006 R00模具标记。模具的中心部分包含高电子迁移率晶体管(HEMT)门阵列。gydF4y2Ba
图7 - 纳维NV6S006 R00模具一般结构gydF4y2Ba
所述NV6S006 R00模具进行在我们的实验室，以横截面分析。图7示出模具，其特点形成在氮化镓上的Si基片的铝互连金属的两个层的一般结构。金属0层被用于形成所述晶体管的源极，漏极连接和栅极。附加的金属层用于形成从朝向所述晶体管的漏极连接的栅极延伸的金属屏蔽。gydF4y2Ba
TechInsights最近刚刚完成gydF4y2Ba相关Navitas设备的分析gydF4y2BaNV6117,有相同的5毫米x 6毫米QFN包,但功能较低120ΩgydF4y2BaRDS,gydF4y2Ba。该设备的详细分析可通过TechInsights获得gydF4y2Ba功率半导体元件订阅gydF4y2Ba。我们的分析发现，NV6117芯片具有基于HEMT控制电路。纳维声称自己是第一到市场与GaN功率IC用的逻辑，模拟和功率的集成到单个的GaN IC。gydF4y2Ba
这款UBS-C充电器是Navitas市场渗透策略的一个典型例子。他们设计了带驱动、部分控制但主要是保护系统的GaN IC，使他们的设备易于集成。售后市场消费电源制造商不再拥有一支电力电子设计大军。转换器有相当标准的拓扑结构，在过去的5年中没有太多的发展。制造商将需要招募新的工程人才来重建一个电力转换器设计工作组，并能够快速释放基于gan的电力供应。Navitas非常了解这种情况，因此他们提出了一个完整的应用程序设计，准备好只需很少或根本不做调整就可以实现。主动箝位反激器是他们提出的设计的一部分，它可能已经卖给了一些消费电源制造商，如Anker, Aukey, Made in Mind等。Navitas为设计师的工作提供了尽可能多的便利，使他们能够销售自己的产品。这似乎是提高GaN产量和Navitas收入的一个成功战略。gydF4y2Ba
你可能也有兴趣阅读我们最近在gydF4y2Ba意法半导体BCD92gydF4y2Ba的过程。gydF4y2Ba
TechInsights对本文中引用的RAVPower RP-PC104 USB-C充电器的完整分析已经包含在我们新的Power半导体认购中。gydF4y2Ba
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，加上Si MOSFET和IGBT器件。它还包括我们的BCD技术报告库。gydF4y2Ba
了解有关TechInsights Power半导体订阅的更多信息。gydF4y2Ba
