EPC2045 100V GaN-on-Silicon Transistor

——逆向分析報告

EPC第五代低壓（100V）GaN晶體管低壓氮化鎵（GaN）器件市場越來越重要，宜普電源轉換公司（EPC）是低壓硅上氮化鎵（GaN-on-silicon）高電子遷移率晶體管（HEMT）器件的主要供應商。雖然100V GaN HEMT是一項非常新的技術，但已經在和硅晶體管展開競爭，特別是在兆赫茲高頻應用領域。EPC公司的GaN-on-silicon晶體管EPC2045（7mΩ、100V），相比前一代產品，其尺寸減半，并且性能顯著提升，成本降低。EPC2045應用于開放式服務器架構以實現48V至負載的單級電源轉換、負載點轉化器、USB-C及激光雷達（LiDAR）等應用。

EPC2045芯片尺寸：2.5 mm x 1.5 mm

EPC第五代eGaN FET晶體管具有更小的尺寸、更好的性能、更低的成本設計師現在可以同時實現更小型化和性能更高的器件。eGaN產品采用芯片級封裝，比MOSFET使用塑膠封裝可以更有效地散熱，這是由于使用芯片級封裝的器件可以直接把熱量傳遞至環境，而MOSFET芯片的熱量則聚集在塑膠封裝內。EPC公司首席執行官兼共同創辦人Alex Lidow稱：“我們非常高興利用創新的氮化鎵技術，開發出這些正在改變半導體行業發展的氮化鎵場效應晶體管（eGaN FET）。”Alex繼續說道:“面向目前采用MOSFET技術的各種應用，這些全新eGaN產品展示出EPC及其氮化鎵晶體管技術如何提升產品的性能之同時能夠降價。此外，我們將繼續發展氮化鎵技術以推動全新硅基器件所不能夠支持的最終用戶應用的出現。這些全新晶體管也印證了氮化鎵與MOSFET技術在性能及成本方面的績效差距正在逐漸擴大。”此外，EPC公司也為工程師提供開發板以幫助工程師易于對EPC2045性能進行評估，包括內含100 V的EPC2045晶體管的開發板：EPC9078和EPC9080。EPC增強型功率晶體管EPC2045主要優勢：- 開關頻率更快：更低開關損耗及更低驅動功率- 效率更高：更低傳導及開關損耗、零反向恢復損耗- 占板面積更小：實現更高功率密度的電源轉換EPC增強型功率晶體管EPC2045主要應用：- 開放式服務器機架- 隔離型48 V ~12 V電源供電- 負載點（POL）轉換器- USB-C- D類音頻放大器- LED照明- E-Mobility- 低電感馬達驅動器eGaN產品的發展進入“良性循環”（virtuous cycle）的軌道：GaN工藝所具備的優勢是GaN器件比等效硅基器件具備低很多的電容，因此可以在更高頻、相同的阻抗及額定電壓下，實現更低的柵極驅動損耗及更低的開關損耗。與最好的等效MOSFET相比，EPC2045工作在48 V~5 V電源轉換、500 kHz開關頻率時，功耗降低30%及效率提升2.5%。與硅基MOSFET相反的是，eGaN FET雖然小型很多，但它的開關性能更高，代表eGaN產品的前景是該技術進入“良性循環”的軌度，預期氮化鎵器件將會繼續小型化而其性能可以更高。我們看到這些全新產品在性能、尺寸及成本上的改進是由于利用了創新的方法，當擊穿時在漏極區域減弱電場并且同時大大減少陷阱，使之所俘獲的電子減少。本報告對EPC增強型GaN-on-Silicon功率晶體管EPC2045進行詳細的逆向分析，還包括外延及封裝成本的預估。

EPC2045部分工藝流程最后，本報告還將EPC2045與EPC之前的產品，以及GaN Systems、Transphorm、Panasonic 和Texas Instruments公司的產品進行對比分析，以突出設計與制造工藝的差異和其對設備及生產成本的影響。