单片式整合氮化镓芯片即将推出，imec为提升功率电路性能拼了

3月22日消息，比利时微电子研究中心(imec)氮化镓电力电子研究计划主持人Stefann Decoutere探讨在200V GaN-on-SOI智能功率芯片(IC)平台上，整合高性能肖特基二极管与空乏型高电子迁移率晶体管(HEMT)的成功案例。该平台以P型氮化镓(GaN)HEMT制成，此次研发成功整合多个GaN元件，将能协助新一代芯片扩充功能与升级性能，推进GaN功率IC的全新发展。同时提供DC/DC转换器与负载点(POL)转换器所需的开发动能，进一步缩小元件尺寸与提高运作效率。

虽然功率转换普遍存在于电能从一种形式转换成另一种形式的过程中，但它本质上是一个有损耗的过程，会伴随能量浪费——无论是手机充电器、笔记本电脑充电器、电动汽车传动系统或充电器、电池组中的能量存储和回收、可再生能源、运动控制还是机器人技术。与硅和碳化硅等传统材料相比，氮化镓功率半导体凭借其极为卓越的电能节约

今天，大多数 GaN 电源系统由多个芯片组成。基于 GaN 的器件在组装到印刷电路板上之前作为分立元件组装。这种方法的缺点是存在影响器件性能的寄生电感。“以驱动器为例，在单独的芯片上带有驱动器的分立晶体管受到驱动器输出级和晶体管输入之间以及半桥开关节点之间的寄生电感的影响。GaN HEMT 具有非常高的开关速度，当寄生电感未被抑制时，这会导致振铃(ringing)，即信号的不希望的振荡。减少寄生效应和利用 GaN 卓越开关速度的最佳方法是将驱动器和 HEMT 集成在同一芯片上，”来自IMEC的Stefaan Decoutere 解释道。“同时，它减少了半桥中两个晶体管之间的死区时间控制，其中一个晶体管必须在另一个晶体管打开时关闭。在这期间，电源和地之间存在短路，或死区时间。在芯片上集成所有组件将解决振铃问题，减少死区时间，并最终提高转换器的电源效率。”和系统尺寸/重量减轻能力，正迅速塑造价值数十亿美元的功率半导体行业的现在和未来。

过去几十年来，金属氧半场效晶体管(MOSFET)与其他场效电晶体等矽基功率晶体管一直是电力转换系统的发展支柱，能将交流电(AC)转换为直流电(DC)，或是将直流电从低压转为高压，反之亦然。在探索具备更优异开关性能的替代方案时，氮化镓(GaN)在所有先进的候选材料中快速崛起。

氮化镓或氮化铝镓(AlGaN)的复合材料能提供更高的电子迁移率与临界电场，结合HEMT的晶体管结构，就能打造新一代的元件与芯片，提升击穿强度与开关速度，降低电导损耗(conductance loss)，缩小尺寸，胜过其他的半导体材料。

公开资料显示，比利时微电子研究中心(Interuniversity Microelectronics Centre, IMEC)是一个科技研发中心，创办于1984年，位于比利时王国弗拉芒区鲁汶。 [1] 拥有来自全球近80个国家的4000名研究人员，是世界领先的纳米电子和数字技术领域研发和创新中心。作为全球知名的独立公共研发平台，IMEC是半导体业界的指标性研发机构，拥有全球先进的芯片研发技术和工艺，与美国的Intel和IBM并称为全球微电子领域“3I”，与包括英特尔、三星、TSMC、高通、ARM等全球半导体产业链巨头有着广泛合作。1984年，比利时微电子研究中心创办，创始时只有70人。经过30多年的发展，该中心成长为拥有来自近80个国家4000名研究人员、在纳米电子和数字技术领域世界领先的研发和创新中心。该中心同中国企业的合作呈日益增长态势，同中国的大学、研究机构开展联合研讨和人才培训。中外合作的海外创新创业基地在比利时落户。

在国际形势剧烈变化的背景下，致力于芯片业前沿技术研究的比利时微电子研究中心(以下简称IMEC)，正受到越来越多的关注。英特尔CEO在近期接受采访时曾表示，欧洲有两颗宝石，一个是ASML，拥有最先进的光刻技术，另一个是IMEC，有世界上最先进的半导体研究。欧盟委员会正在与IMEC商讨建设本土芯片产能，曾有韩国的部长级代表团最近访问该所，美国对其的关注也有增无减。在美国频发“实体清单”的背景下，IMEC也声称遵守法令行事。