2021年蘋果首次推出氮化鎵（GaN）快充，將GaN技術(shù)在功率器件上的應(yīng)用推向首個(gè)巔峰。此后GaN在600~700V以及200V以下電壓區(qū)間應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了迅猛增長，入局玩家不斷增加，GaN在低功率消費(fèi)電子領(lǐng)域的應(yīng)用已進(jìn)入紅海市場。

在技術(shù)、供應(yīng)鏈不斷成熟以及成本下降趨勢下，GaN功率器件正朝著儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心、逆變器、通訊基站以及汽車等中高壓領(lǐng)域拓展。

在此方向上，青桐資本項(xiàng)目伙伴「量芯微半導(dǎo)體（GaNPower）」（以下簡稱「量芯微」）在全球范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)1200V 硅基GaN HEMT的商業(yè)化量產(chǎn)，并于近日與泰克科技（Tektronix Inc.）合作進(jìn)行了器件測試。

「量芯微」1200V TO-252封裝

氮化鎵器件GPIHV15DK

「量芯微」于2018年在中國蘇州成立，是國際領(lǐng)先的高壓GaN功率器件研發(fā)商，是全球首家實(shí)現(xiàn)1200V高壓硅基GaN HEMT商業(yè)化量產(chǎn)的企業(yè)。目前，公司產(chǎn)品主要為涵蓋不同電流等級及封裝形式的650V和1200V增強(qiáng)型氮化鎵功率器件及氮化鎵基電力電子先進(jìn)應(yīng)用解決方案，專注于車規(guī)、新能源、工業(yè)、數(shù)據(jù)中心、大功率消費(fèi)等市場。

「量芯微」創(chuàng)始人&首席執(zhí)行官李湛明博士，擁有近30年創(chuàng)業(yè)與技術(shù)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，是半導(dǎo)體領(lǐng)域連續(xù)成功創(chuàng)業(yè)者，在全球半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)仿真領(lǐng)域享有盛譽(yù)。在李湛明博士帶領(lǐng)下，「量芯微」匯聚了具有豐富半導(dǎo)體器件與工藝研發(fā)、市場營銷、投資經(jīng)驗(yàn)的精英團(tuán)隊(duì)。目前公司擁有技術(shù)專利近50項(xiàng)，可提供一系列具有國際一流性能指標(biāo)的高端GaN功率器件。

本次測試的「量芯微」1200V TO-252封裝的氮化鎵器件GPIHV15DK，在市場上具有標(biāo)志性意義。傳統(tǒng)的氮化鎵功率器件最高電壓普遍停留在低壓應(yīng)用，進(jìn)入到1200V意味著氮化鎵器件在800伏電驅(qū)或其他高壓應(yīng)用上將發(fā)揮重要作用。相比于碳化硅器件，硅基氮化鎵功率器件兼具性能和降本優(yōu)勢，未來將成為最具性價(jià)比的功率器件，在工業(yè)和能源應(yīng)用市場將會(huì)有更大的發(fā)展空間。

為了能夠?qū)崿F(xiàn)對GaN HEMT功率器件動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行精準(zhǔn)測試，對應(yīng)的測試系統(tǒng)往往需要注意以下幾點(diǎn)：

1.測量設(shè)備具有足夠的帶寬，確保開關(guān)過程不被濾波

針對此要求，泰克科技的功率器件動(dòng)態(tài)特性測試系統(tǒng)DPT1000A中配置了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的示波器MSO5（1GHz帶寬）、光隔離探頭TIVP1（1GHz帶寬）、高壓無源探頭TPP0850（800MHz帶寬）、Shunt（500MHz帶寬）

2.探頭與測量點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)最小回路連接，減小測量回路中額外引入的寄生參數(shù)，避免測量結(jié)果中出現(xiàn)并不存在的震蕩或其他異常波形

3.控制測試板中功率回路和驅(qū)動(dòng)回路的電感，避免開關(guān)波形出現(xiàn)嚴(yán)重震蕩或超出器件安全工作范圍

針對要求2和3，泰克科技為GaN HEMT功率器件提供了專用測試板以確保測試效果，其具有以下特點(diǎn)：

a.元器件布局緊湊、驅(qū)動(dòng)電路靠近器件，盡量減小功率回路和驅(qū)動(dòng)回路電感

b.針對不同封裝類型的器件，提供焊接和壓接兩種形式，既可以避免傳統(tǒng)Socket引入過量的寄生電壓，又能夠確保器件牢固可靠

c.光隔離探頭TIVP1、高壓無源探頭TPP0850與PCB連接時(shí)采用專用測試座，盡量減少了引入測量回路的電感，同時(shí)還確保了測量的重復(fù)性

以TO-252測試板為例，我們可以看到其上的各功能模塊：

·下管器件：量芯微的1200伏氮化鎵器件GPIHV15DK

·上管器件：TO-252封裝的1200伏碳化硅二極管

·測試點(diǎn)：柵極的信號(hào)的測試點(diǎn)，主回路電流的測試點(diǎn)，源漏極Vds的電壓的測試點(diǎn)