近日，納維塔斯半導(dǎo)體公司在亞特蘭大舉行的APEC 2025大會(huì)上，宣布推出全球首款雙向氮化鎵(GaN)功率集成電路(IC)，此舉被業(yè)界譽(yù)為在可再生能源和電動(dòng)汽車等高功率應(yīng)用領(lǐng)域的“范式轉(zhuǎn)變”。納維塔斯首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人基恩·謝里丹在新聞發(fā)布會(huì)上指出，這款新型雙向GaN IC在效率、體積、重量和成本等多個(gè)方面都達(dá)到了行業(yè)頂尖水平。

納維塔斯在大會(huì)上推出的雙向GaNFast功率IC和IsoFast雙通道隔離GaN驅(qū)動(dòng)器，通過將兩款設(shè)備配合使用，可以顯著簡化傳統(tǒng)兩級轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)，減少所需的多個(gè)笨重組件。這種創(chuàng)新技術(shù)有望在太陽能和可再生能源、車載充電器及各種能源存儲系統(tǒng)等多個(gè)數(shù)十億美元的市場中發(fā)揮重要作用。

雙向GaN IC采用單芯片設(shè)計(jì)，集成了合并的漏極結(jié)構(gòu)、兩個(gè)柵極控制和自主基板夾。這種設(shè)計(jì)使得雙向開關(guān)轉(zhuǎn)換器(BDS)能夠在雙向上處理電流和電壓，并且可以在任何頻率下進(jìn)行切換。

相較于傳統(tǒng)的兩級設(shè)計(jì)，BDS能夠替代四個(gè)設(shè)備，并起到兩個(gè)背靠背功率開關(guān)的作用。謝里丹詳細(xì)解釋，當(dāng)前大多數(shù)電力系統(tǒng)都包括兩個(gè)階段：連接到交流電網(wǎng)的功率因數(shù)校正(PFC)電路和用于提供所需電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器，該設(shè)計(jì)通常需要使用笨重的直流連接緩沖電容。

“有了雙向技術(shù)，兩級轉(zhuǎn)換器將成為歷史，”謝里丹強(qiáng)調(diào)，“我們徹底消除了第二個(gè)階段，納維塔斯的單級轉(zhuǎn)換器不僅成本低、密度高、重量輕，而且制造更簡單、可靠性更高。”

納維塔斯的新設(shè)計(jì)顯著減少了設(shè)備的體積和重量。工程副總裁賈森·張通過比較兩個(gè)特斯拉車載充電器(OBC)展示了這一點(diǎn)。傳統(tǒng)的單級OBC高約五英寸，而新型單級OBC僅高約兩英寸，且輕了30%，同時(shí)占用了更少的空間。

張還展示了OBC內(nèi)部的電路板，進(jìn)一步說明了單級系統(tǒng)如何有效消除笨重組件并實(shí)現(xiàn)全面表面貼裝。

為了控制雙向開關(guān)的兩個(gè)柵極，納維塔斯開發(fā)了IsoFast，這是一款電氣隔離的高速驅(qū)動(dòng)器，能夠驅(qū)動(dòng)GaN BDS IC及類似的GaN/SiC設(shè)備。IsoFast的瞬態(tài)抗擾度比現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器高出四倍，能夠處理高達(dá)200 V/ns的瞬態(tài)電壓，且不需要外部負(fù)偏置電源。

此外，納維塔斯的專利技術(shù)還包括一款單片集成的主動(dòng)基板夾，這一創(chuàng)新可自動(dòng)將基板連接到電壓最低的源端子，消除背柵效應(yīng)，從而提高了系統(tǒng)的效率和可靠性。

謝里丹表示，納維塔斯的雙向GaNFast功率IC將極大地推動(dòng)可再生能源和電動(dòng)汽車設(shè)備的開發(fā)，能夠減少所需組件的數(shù)量，從而降低總體成本。他指出：“整個(gè)第一階段的PFC將不再存在，電解電容器和直流連接電容器也將消失。這種設(shè)計(jì)本質(zhì)上是軟開關(guān)，使我們能夠充分利用高頻優(yōu)勢，顯著縮小系統(tǒng)中被動(dòng)組件的體積。”