以CoolGaN之名，英飞凌不断探索创新的可持续发展之路

作为第三代半导体中的一种，氮化镓凭借着更高的开关频率，更低的导通电阻和导通损耗，逐渐成为替代传统硅基器件的新型方案，推动着包括消费电子、交通运输、数据中心、光伏储能，智能电网以及其他工业市场在内的多个行业的变革转型。

英飞凌在2023年10月成功收购了GaN Systems公司之后，‌其在氮化镓领域的市场份额得到显著提升。此次收购不仅强化了英飞凌在氮化镓领域的工艺设计能力，‌还丰富了产品线，为客户提供范围更广的氮化镓产品组合、深入的应用和系统支持、创新解决方案（如带集成驱动器IC的电源解决方案）以及各种创新封装，实现了全方面的优势互补。

在”持续拥抱数字化和低碳化，英飞凌新一代氮化镓产品发布”媒体沟通会上，英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务市场总监程文涛与英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务高级首席工程师宋清亮对英飞凌在收购GaN Systems之后的变化，以及对CoolGaN™新五类产品做出非常详细地介绍。

英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务市场总监程文涛

电流型驱动VS电压型驱动

英飞凌的CoolGaN™晶体管都是增强型器件，同时拥有电压型驱动和电流型驱动两种技术。这两个驱动技术最根本的区别是，如果让氮化镓器件维持开通，电流型驱动则必须要有一个电流，而电压型驱动则不需要电流。

英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务高级首席工程师宋清亮

为什么会有电流型驱动这种结构？英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务高级首席工程师宋清亮表示：“因为氮化镓器件的开通速度非常快，而它的导通门限电压则很低，大约为1V左右，这样在氮化镓器件开通和关断时很容易产生一个噪声，会导致其误开通或误关断。而电流型驱动则可以大大抑制这种错误动作的发生。另外，对于电压型驱动，它的开通电压大约需要5-6V，但不能超过7V，否则会损害门极。这就导致设计者从氮化镓器件完全开通到保证不损害器件只有1V左右的设计余量，进而对于设计者来说设计难度大大提高。而电流型驱动的驱动电压可以控制在3V左右，不会存在过高的电压将其击穿损坏。”

据悉，目前业界只有英飞凌拥有电流型驱动技术。在收购GaN Systems之后，英飞凌同时拥有电流型驱动和电压型驱动两种技术，客户现在可以根据他自己的设计能力和应用环境来自行选择最适合的方式。

CoolGaN™系列产品的新生

谈到英飞凌氮化镓系列品牌，就不得不提到CoolGaN™。作为高压开关器件系列的杰出代表，从最早的CoolMOS™开始，凡是高压（1000V以内，500V以上）的开关器件，英飞凌都起名叫“Cool”，这也成了英飞凌产品醒目的品牌标识之一。

在没有收购GaN Systems之前，英飞凌向市场主要提供分立式功率器件和集成式功率器件两类产品。而在成功收购GaN Systems之后，这个品类由两种变成了五种，分别为新一代CoolGaN™晶体管（Transistor）、CoolGaN™双向开关（BDS）、 CoolGaN™ 智能感应（Smart Sense）、CoolGaN™驱动（Drive）和CoolGaN™ Control。

CoolGaN™ Transistor系列，就是原来的分立式功率器件，涵盖高压与中压多样产品，目前只做增强型器件，同时拥有电压型驱动和电流型驱动两种技术。所有氮化镓器件均为贴片封装，确保最小封装集成参数，展现高速特性优势。

CoolGaN™ BDS系列提供理想双向开关解决方案，解决传统MOS管拓扑结构限制，可以实现单颗器件双边可控，是开关速度特别快的理想开关。虽然目前产品还未上市，但英飞凌相信它可以改变旧有“游戏策略”，带来创新，适用于便携式设备的电池保护、大功率电池管理、电动工具及储能、光伏、服务器等各种需要双向开关的拓扑结构而出现的应用场景中。

英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务市场总监程文涛表示：“除了激光雷达之外，功率部分T-type拓扑结构应该会是氮化镓上车的第一步。像高压的大功率转化里还有维也纳结构的PFC，以及储能里用到的单极的Cyclo。上述应用场景都会被CoolGaN™ BDS所推进。” 

CoolGaN™ Smart Sense系列是通过自身沟槽去做电流检测。通过内部沟槽采样电流，实现高精度电流监控，避免外部电阻损耗及高速开关下的杂讯问题，提升系统性能与稳定性。它的封装形式也是贴片封装，适用于消费类USB-C充电器和适配器。CoolGaN™ Drive系列类似于早期的集成驱动器，提供集成化解决方案，简化设计，确保高效稳定驱动。该方案兼容原有硅器件驱动电压，无需调整偏置电压，实现无缝替换与升级，简单易用。CoolGaN™ Control是英飞凌系统级优化的典范，将控制、驱动与开关功能完美融合，展现了英飞凌在氮化镓材料应用上的前瞻视野与深厚实力。

Yole Group预测，未来五年GaN器件市场的年复合增长率将达到46%。那么在越来越激烈的市场环境中，英飞凌如何占得先机？英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务高级首席工程师宋清亮举了一个生动的例子，在AI服务器上，对AI应用很明显的是对功率要求越来越高，因为GPU耗电量比传统CPU高很多。对于大功率开关电源，英飞凌可以提供包括硅、碳化硅和氮化综合性的解决方案。因为一个AC/DC电源包括PFC拓扑结构以及DC/DC。对于PFC，因为它的工作频率不是很高，但是电流很大。在这种场景下，我们认为碳化硅MOS是很有优势的，因为现在碳化硅MOS可以做得非常小，它整个温度变化又很稳定，所以英飞凌认为采用碳化硅MOS实现PFC比较合适。而DC/DC大部分用的可能是LLC谐振拓扑，它的工作频率比较高，这时候用氮化镓就非常合适了，比如把氮化镓用在DC/DC的原边侧、副边侧，而对于输出往往会有防反差、热插拔的要求。所以从AC/DC电源，从PFC到最终的输出，英飞凌认为碳化硅+氮化镓+硅的综合解决方案，从性价比和性能上来说都是最优的方案。作为市场上唯一一家提供覆盖硅、碳化硅和氮化镓材料的全系列功率产品的公司来说，英飞凌无疑非常擅长提供这种综合解决方案。

英飞凌收购GaN Systems是具有里程碑意义的。英飞凌成功收购GaN Systems之后，通过双方在知识产权、对应用的深刻理解等方面优势互补，进一步巩固了英飞凌在氮化镓领域的市场领导地位，在现有市场中保持竞争优势，同时为未来的发展抢占先机。相信随着越来越多优秀氮化镓产品的开发，英飞凌将会赋能更多快速增长的应用需求，以实际行动践行可持续发展之路。