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Imec為提高GaN性能和實現真正的GaN-IC技術鋪平道路

2019-5-13 01:19 PM| 發佈者: SophieWeng@G| 查看: 228| 評論: 0|來自: Imec

摘要: Imec 在年度科技活動 Futuresummits 2019上展出一款與驅動器單片集成的功能性 GaN 半橋;該芯片安裝在降壓-轉換器測試板上,輸入電壓為48V,輸出電壓為1V,脈衝寬度調製信號為1MHz;該成果利用了 Imec 的 GaN-on-SOI ...

今天,在年度科技活動 Futuresummits 2019上,世界領先的奈米電子和數位技術與創新中心 Imec 宣布,展出一款與驅動器單片集成的功能性 GaN 半橋;該芯片安裝在降壓-轉換器測試板上,輸入電壓為48V,輸出電壓為1V,脈衝寬度調製信號為1MHz;該成果利用了 Imec 的 GaN-on-SOI 和 GaN-on-QST® 技術平台,降低了寄生電感並提高了換向速度。

如今,GaN功率電子器件由現成的分立元件主導。半橋 - 電力系統中的常見子電路 - 由單獨的分立元件製造,或者在單獨的封裝中,或者集成在一個封裝中,特別是對於更高的電壓範圍。通過使用GaN-on-Si技術在芯片上實現半橋非常具有挑戰性,尤其是在高電壓下。這是因為採用GaN-on-Si技術設計的半橋在性能上受限於後柵效應,這會對半橋的高側開關產生負面影響,並且會產生干擾控制電路的開關噪聲。


為了充分發揮GaN功率技術的潛力,Imec在一個GaN-IC芯片中單片集成了半橋和驅動器。通過低壓邏輯晶體管,一組用於低歐姆和高歐姆電阻的無源元件,以及MIM電容,高端集成電源系統,可以在一個芯片上實現。


Imec的解決方案基於imec的GaN-on-SOI和GaN-on-QST®技術平台,通過掩埋氧化物和氧化物填充的深溝槽隔離,實​​現功率器件,驅動器和控制邏輯的電流隔離。這種隔離方案不僅消除了對半橋的高側開關產生負面影響的有害反向選通效應,而且還降低了乾擾控制電路的開關噪聲。通過設計用於驅動高側開關的共同集成電平轉換器,避免重疊柵極輸入波形的死區時間控制器,以及片上脈衝寬度調製電路,可以製造高度集成的降壓和升壓轉換器。


“有人可能會認為,使用SOI或QST®晶圓代替Si晶圓將導致更昂貴的技術。然而,對於GaN-on-Si,需要單獨封裝幾個分立器件(使用先進的封裝來提高GaN快速開關性能)並將其連接到其驅動器和板上或封裝級別的其他元件,“Denis Marcon表示, Imec的業務發展經理。 “相反,採用Imec的GaN-IC技術,包括驅動器和模擬模塊等在內的完整轉換器是片上的,然後可以採用簡單的封裝技術封裝(因為頻率敏感元件已經在芯片上連接)。這大大節省了最終電力系統的成本。“


為了進一步提升這些單片集成電源系統的性能,imec旨在通過額外的集成元件擴展其平台,例如肖特基二極管和耗盡型HEMT。


“為了進一步促進GaN功率電子產品的創新,這種GaN-IC平台可通過我們的多項目晶圓(MPW)服務進行原型設計”,Imec的GaN功率電子項目主管Stefaan Decoutere評論道。 “無論是在開關速度,工作頻率還是能源效率方面具有前所未有的性能的高端電源系統的可能性,降低的電感寄生效應和不可見的外形尺寸減少,都將進一步推動GaN在消費者中的應用和可再利用的能源市場細分。“

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