《EPC增强型GaN-on-Silicon功率晶体管:EPC2045》
2017-09-29 14:43:45   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

低压氮化镓(GaN)器件市场越来越重要,宜普电源转换公司(EPC)是低压硅上氮化镓(GaN-on-silicon)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的主要供应商。虽然100V GaN HEMT是一项非常新的技术,但已经在和硅晶体管展开竞争,特别是在兆赫兹高频应用领域。

EPC2045 100V GaN-on-Silicon Transistor

——逆向分析报告

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EPC第五代低压(100V)GaN晶体管

EPC第五代低压(100V)GaN晶体管

低压氮化镓(GaN)器件市场越来越重要,宜普电源转换公司(EPC)是低压硅上氮化镓(GaN-on-silicon)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件的主要供应商。虽然100V GaN HEMT是一项非常新的技术,但已经在和硅晶体管展开竞争,特别是在兆赫兹高频应用领域。

EPC公司的GaN-on-silicon晶体管EPC2045(7mΩ、100V),相比前一代产品,其尺寸减半,并且性能显著提升,成本降低。EPC2045应用于开放式服务器架构以实现48V至负载的单级电源转换、负载点转化器、USB-C及激光雷达(LiDAR)等应用。

EPC2045芯片尺寸

EPC2045芯片尺寸:2.5 mm x 1.5 mm

 EPC第五代eGaN FET晶体管具有更小的尺寸、更好的性能、更低的成本

EPC第五代eGaN FET晶体管具有更小的尺寸、更好的性能、更低的成本

设计师现在可以同时实现更小型化和性能更高的器件。eGaN产品采用芯片级封装,比MOSFET使用塑胶封装可以更有效地散热,这是由于使用芯片级封装的器件可以直接把热量传递至环境,而MOSFET芯片的热量则聚集在塑胶封装内。

EPC公司首席执行官兼共同创办人Alex Lidow称:“我们非常高兴利用创新的氮化镓技术,开发出这些正在改变半导体行业发展的氮化镓场效应晶体管(eGaN FET)。”Alex继续说道:“面向目前采用MOSFET技术的各种应用,这些全新eGaN产品展示出EPC及其氮化镓晶体管技术如何提升产品的性能之同时能够降价。此外,我们将继续发展氮化镓技术以推动全新硅基器件所不能够支持的最终用户应用的出现。这些全新晶体管也印证了氮化镓与MOSFET技术在性能及成本方面的绩效差距正在逐渐扩大。”

此外,EPC公司也为工程师提供开发板以帮助工程师易于对EPC2045性能进行评估,包括内含100 V的EPC2045晶体管的开发板:EPC9078和EPC9080。

EPC增强型功率晶体管EPC2045主要优势:
- 开关频率更快:更低开关损耗及更低驱动功率
- 效率更高:更低传导及开关损耗、零反向恢复损耗
- 占板面积更小:实现更高功率密度的电源转换

EPC增强型功率晶体管EPC2045主要应用:
- 开放式服务器机架
- 隔离型48 V ~12 V电源供电
- 负载点(POL)转换器
- USB-C
- D类音频放大器
- LED照明
- E-Mobility
- 低电感马达驱动器

eGaN产品的发展进入“良性循环”(virtuous cycle)的轨道:

GaN工艺所具备的优势是GaN器件比等效硅基器件具备低很多的电容,因此可以在更高频、相同的阻抗及额定电压下,实现更低的栅极驱动损耗及更低的开关损耗。与最好的等效MOSFET相比,EPC2045工作在48 V~5 V电源转换、500 kHz开关频率时,功耗降低30%及效率提升2.5%。

与硅基MOSFET相反的是,eGaN FET虽然小型很多,但它的开关性能更高,代表eGaN产品的前景是该技术进入“良性循环”的轨度,预期氮化镓器件将会继续小型化而其性能可以更高。

我们看到这些全新产品在性能、尺寸及成本上的改进是由于利用了创新的方法,当击穿时在漏极区域减弱电场并且同时大大减少陷阱,使之所俘获的电子减少。

本报告对EPC增强型GaN-on-Silicon功率晶体管EPC2045进行详细的逆向分析,还包括外延及封装成本的预估。

EPC2045部分工艺流程

EPC2045部分工艺流程

最后,本报告还将EPC2045与EPC之前的产品,以及GaN Systems、Transphorm、Panasonic 和Texas Instruments公司的产品进行对比分析,以突出设计与制造工艺的差异和其对设备及生产成本的影响。

报告目录:

Overview / Introduction
- Executive Summary
- Reverse Costing Methodology

Company Profile
- EPC

Physical Analysis
- Summary of the Physical Analysis
* Package analysis
* Package opening
* Package cross-section
- FET Die
* FET die view and dimensions
* FET die process
* FET die cross-section
* FET die process characteristic

Transistor Manufacturing Process
- FET Die Front-End Process
- FET Die Fabrication Unit
- Final Test and Packaging Fabrication Unit

Cost Analysis
- Summary of the Cost Analysis
- Yield Explanations and Hypotheses
- FET Die
* FET front-end cost
* FET die probe test, thinning and dicing
* FET wafer cost
* FET die cost
- Complete Device
- Packaging Cost
- Final Test Cost

Price Analysis
- Estimation of Selling Price

Comparison
- Comparison of Epitaxy in GaN
- Comparison of Packaging of GaN Transistors
- Comparison Between 100V GaN-on-Silicon HEMT and Silicon MOSFETs

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