PCIM Europe 的电力电子创新

首先让我提到电力电子设备是我的最爱！感谢您花时间在 PCIM 上向我展示您的产品和创新。真的很高兴认识大家！

PCIM 见证了许多公司与氮化镓和碳化硅合作。用于电动汽车的半导体和能源革命——所有这一切都是一个快速发展的生态系统。SiC 和 GaN 器件具有比 Si 高得多的临界击穿电压，允许更薄的漂移层和更高的掺杂浓度。对于给定的芯片面积和额定电压，这会降低导通电阻，从而通过降低功率损耗提供更高的效率。

让我们看看我在这三天的活动中看到了什么。

碳化硅

Qorvo 扩展了其 1，200-V 产品系列，并将其第 4 代 SiC FET 技术扩展到更高电压的应用。新型 UF4C/SC 系列 1，200-V 第 4 代 SiC FET 非常适合 EV 车载充电器、工业电池充电器、工业电源、 DC/DC 太阳能逆变器、焊机、不间断电源和感应加热应用。UnitedSiC（现为 Qorvo）工程副总裁 Anup Bhalla 告诉 Power Electronics News，“在大流行期间，我们完成并开始发布我们的第 4 代技术，我们来到 PCIM 介绍我们的 1，200-V 第 4 代技术。 ”

关于未来，Bhalla 说：“尽管发生了大流行，但 SiC 在过去一两年里确实起飞了。但业务增长如此之快的事实意味着，无论我们之前进行什么技术开发，这将变得更加重要，并且可能会加快。”

PCIM Europe 2022 以一系列有趣的行业突破拉开帷幕，其中包括英飞凌最新的 SiC MOSFET 产品组合。为了提高每台逆变器的额定功率并降低系统成本，开发人员越来越多地将 1，500V 直流链路集成到他们的应用中。另一方面，基于 1，500 V DC 的系统存在重大设计问题，例如在高 DC 电压下快速切换，需要多级拓扑。结果，出现了具有大量零件的复杂设计。英飞凌科技股份公司扩大了其 CoolSiC 产品组合，包括高压解决方案，为下一代太阳能、电动汽车充电和储能系统铺平了道路。

Onsemi 在其展位上展示了 SiC 的制造过程，图片如图 1 所示。展位上挤满了 Onsemi 最新技术的现场演示，展示了它如何在电动汽车、储能领域开发市场领先的解决方案、智能电源等。令人兴奋的演示包括与慕尼黑工业大学联合开发的学生方程式赛车和电动滑板车。最新（第七代）1，200-V FS7 IGBT 与上一代相比正向偏置电压降低了 20%，大大提高了电机控制应用的效率和功率密度。

罗姆宣布了其欧洲和全球业务活动、战略和 SiC 投资计划。Rohm 的新电源创新之一是其第四代 SiC MOSFET：它在不牺牲短路耐用性的情况下实现了高达 50% 的开关损耗降低和 40% 的导通电阻降低。最重要的是，最新一代提供更灵活的栅极电压范围 （15–18 V） 并支持 0 V 关断，从而可以使用具有单极电源的简单栅极驱动电路。Rohm 凭借其 150-V GaN HEMT、GNE10xxTB 系列 （GNE1040TB） 进入 GaN 市场，该系列可将栅极耐压（额定栅极-源极电压）提高到行业领先的 8 V — 非常适合用于电源电路工业设备，例如基站和数据中心，以及物联网通信设备。

在 Wolfspeed 的展位上，SiC 是主要话题，纽约工厂的开业旨在扩大 Wolfspeed 的制造能力，以满足汽车和工业应用对 SiC 器件日益增长的需求。Wolfspeed 电源产品高级总监 Guy Moxey 指出 200 毫米衬底对于 SiC 的下一次飞跃的重要性。200 毫米晶圆厂将有助于引领整个行业从硅基半导体到 SiC 基半导体的过渡。

此外，电动汽车充电和功率转换技术的领导者 Rhombus Energy Solutions 宣布，Wolfspeed 将为其 EV2flexTM 系列充电基础设施产品提供 SiC MOSFET，这将为产品提供更高的效率、更高的功率密度和更快的充电时间。Rhombus 的 EV2flexTM 基础设施包括一系列产品，可实现快速、双向充电和高效储能。车辆到电网充电支持电网和汽车之间的电力流动，允许充电车辆在需要时成为电源，并最终增强电网的稳定性。

Apex Microtechnology 继续开发具有集成 SiC MOSFET 技术的器件系列，从而提高性能和功率密度。与硅相比，SiC 具有多项优势，例如其相对于温度和电流水平的导通电阻较低。低 R DS（on）导致更好的电流对电压性能和更低的开关损耗。尽管与硅相比，SiC 的成本更高，但其降低的热负载、更简单的冷却和更高的可靠性弥补了这一缺点。

从这些考虑出发，Apex——一家为广泛的工业、测试和测量、医疗、航空航天、半电容和军事应用提供功率模拟单片、混合和开放框架组件的供应商——开发了利用这些特性的新产品碳化硅。这些产品包括集成栅极驱动器的半桥开关模块 SA110 和集成栅极驱动器的三相功率开关模块 SA310。这家总部位于亚利桑那州的公司最近发布了 SA111，这是一种基于 SiC 的大功率半桥模块，可在紧凑的专有 PQ 封装中提供高水平的功率密度。

氮化镓

Efficient Power Conversion Corporation 继续在 GaN 领域使用低压、现成的 GaN 晶体管：EPC2071（1.7 mΩ 典型值，100 V）GaN FET。EPC2071 非常适合 BLDC 电机驱动，包括电动自行车、电动滑板车、机器人、无人机和电动工具。活动期间，EPC 展示了在激光雷达和电机控制方面的多项应用。EPC 首席执行官兼联合创始人 Alex Lidow 强调了激光雷达在汽车领域的重要性。

Wise-integration 利用台积电 （TSMC） 提供的合格 650-V GaN/Si 可用技术，可以管理从器件规格到系统组装的工业化流程。基于 GaN 的产品在同一芯片上集成了具有智能功能的电源开关。功率晶体管为 650-V e 模式，而智能功能包括栅极控制和保护电路。为了更好地应对电源市场，这家法国公司将其技术与由数字控制运行的专利 AC/DC 系统架构相结合。

Eggtronic 和 Navitas Semiconductor 之间的合作伙伴关系提供了一个平台，用于开发具有行业领先功率密度的 35-W GaN 基零电压开关 （ZVS） 快速充电器。QuarEgg评估板将加速电源适配器的开发和实施。QuarEgg 是一种创新的专有 ZVS 电源架构，旨在显着提高 AC/DC 转换器的效率并减小其尺寸。该架构最大限度地提高了性能，最小化了外形尺寸，并提高了 AC/DC 电源方案在从移动设备和笔记本电脑的 USB-C Power Delivery 快速充电器和适配器到扬声器和智能家居助手的电源等应用中的可靠性。

垂直GaN也正在进入该行业。NexGen Power Systems 展示了由垂直 GaN 器件驱动的技术。从超紧凑的笔记本电脑电源适配器到更时尚、更智能的照明设计，从高能效的超大规模数据中心到续航里程更长的电动汽车，NexGen 声称能够通过垂直技术改变电源方程。

Cambridge GaN Devices （CGD） 正在将其新的 650-V/750-V 功率晶体管器件推向市场。ICeGaN 技术由一个功率晶体管组成，该晶体管具有单片集成的智能接口，用于传感/保护、易用性和增强的栅极可靠性。您将在下一个 PowerUP 播客中听到 CEO Giorgia Longobardi 的声音。

QPT 的业务发展顾问 Richard Ord 展示了用于电机控制的新模块 qGaN 驱动器。一些电机驱动器的运行电量低至 50%，国际能源署报告称，可以经济高效地节省多达 25% 的来自电机驱动系统的电力。QPT 的 qGaNDrive 模块可以改变电机驱动器的性能，将损耗降低 80%。Ord 表示，qGaNDrive 是一种用于新型电机驱动的革命性新架构。qGaNDrive 使用 QPT 的专利 qDrive、qSense、qADC 和 Zest 技术创建模块化电机驱动器，OEM 可以轻松切换到现有设计。

根据 Innoscience 总经理 Denis Marcon 的说法，我们正在进入 GaN 技术的新阶段，需要提供大批量制造和供应安全，以支持所有已经出现的基于 GaN 的新应用。此外，强烈需要大幅降低 GaN 的价格，以便人们可以从该技术中受益，而无需为此支付高额溢价。Innoscience 正在通过成为完全专注于 GaN 技术的最大集成器件制造商来满足这些需求。

IVWorks 重点介绍了其基于深度学习的人工智能外延技术，用于制造 GaN 外延片，这是直流功率器件和 5G 通信设备的关键材料。外延GaN晶圆具有高效率和高功率输出的特点，是用于功率和射频（RF）器件的基础材料。它用于IT产品中的快速充电器、电动汽车中的电源转换器、5G 基站和国防雷达。IVWorks 使用自有的高效环保外延系统技术和基于人工智能的生产平台，生产用于功率器件的 6 至 8 英寸 GaN-Si 外延片和用于射频器件的 4 至 6 英寸 GaN-SiC 外延片。

GaN Systems 宣布推出 Phihong 的 280-W GaN 充电器，这是业界最高功率密度的游戏笔记本电脑电源。飞鸿的 280-W GaN 游戏电源以 160 × 69 × 25-mm 的超紧凑外壳尺寸和 700-g 的轻量化设计突出了行业领先的性能水平。这款充电器比传统的 280-W 游戏充电器小 50%，轻 30%。GaN Systems 的首席执行官 Jim Witham 表示，有了 GaN，“砖”电源的时代已经一去不复返了。

英飞凌奥地利技术公司系统创新实验室的首席首席工程师 Matthias Kasper 重点介绍了下一代 240-W USB-C 充电的硬件演示器。该拓扑是交错式图腾柱和 DCX 和 ZVS 降压转换器，初级和次级分别具有 600-V CoolGaN 和 100-V CoolGaN。通过外部连接，可以使用先进的调制方法进行数字控制。

Transphorm 应用和业务开发技术营销高级副总裁 Philip Zuk 强调了 GaN 和 SiC 的下一个挑战，特别是 Transphorm 的下一个市场，其产品组合包括 JEDEC 中的 650-V 和 900-V 器件，以及AEC-Q101表格和各种包装。该产品组合的技术优势很大程度上是由公司的垂直整合驱动的。这种操作模式在 GaN 半导体行业中并不常见，它允许 Transphorm 控制其器件的设计、外延片（起始材料）和制造工艺。

和更多…

MinDCet 从一开始就专注于高压和大功率 ASIC 设计。多年来，MinDCet 在高压 IC 测试的开发、提供测试和测量系统以及最终生产测试服务方面进行了大量投资。在 PCIM 上，MinDCet 推出了使用 MOSFET 和 GaN 的电机驱动器，以及使用 SiC 的基于模拟的 D 类音频放大器和太阳能逆变器。他们的第一个标准产品是 MDC901，它是一个 200V GaN 栅极驱动器，带有一个半桥评估套件。

Empower Semiconductors 销售和营销高级副总裁 Steve Shultis 指出了电力电子技术的进步及其集成稳压器，以及传统电容器的创新硅基替代品，以及 Empower E-CAP，一种可配置的硅基替代多层陶瓷电容器 （MLCC）。E-CAP 器件的电容密度是领先 MLCC 的 5 倍以上，具有改进的等效串联电感和等效串联电阻特性，可显着降低寄生效应。

Shultis 说：“GaN 和 SiC 技术有很多代表性；我看到了相当多的创新。看到真实的交通也很好，看到人们出去探索也很好。新技术代表。到目前为止，了解电力行业的总体情况对我来说是一次很好的经历。”

Nexperia 推出了用于汽车安全气囊应用的新应用专用 MOSFET （ASFET） 产品组合，其中以 LFPAK33 封装的 BUK9M20-60EL 单 N 通道 60V、13mΩ 逻辑电平 MOSFET 为首。该 ASFET 产品组合结合了最新的硅沟槽技术和 LFPAK 封装，使其能够满足最新的可靠性标准。与此同时，Nexperia 宣布推出 14 款用于电源应用的整流器，采用其新的 CFP2-HP（Clip-Bonded FlatPower）封装。提供标准和 AEC-Q101 版本，包括 45-V、60-V 和 100-V 沟槽肖特基整流器（具有 1-A 和 2-A 选项），包括 PMEG100T20ELXD-Q、100-V、2 -沟槽肖特基势垒整流器。

Power Integrations 宣布推出适用于英飞凌 EconoDUAL 模块的 SCALETM EV 系列栅极驱动器板。该驱动器适用于原始、克隆和新的 SiC 变体，针对 EV、混合动力和燃料电池车辆（包括公共汽车和卡车以及建筑、采矿和农业设备）的大功率汽车和牵引逆变器。新电路板通过了汽车认证和 ASIL B 认证，可实现 ASIL C 牵引逆变器设计。第一个发布的 SCALE EV 系列成员是 2SP0215F2Q0C，专为 EconoDUAL 900-A 1，200-V IGBT 半桥模块而设计。

Power Integrations 汽车业务开发总监 Peter Vaughan 指出，栅极驱动器设计对于电动汽车的性能和可靠性都至关重要。“这款新产品已经完成了开发、测试和资格认证以及 ASIL 认证，大大减少了开发时间和成本，”他说。

Danisense 推出了全新的 DT 系列超稳定、高精度（ppm 级）磁通门电流传感器，采用闭环补偿技术，可测量高达 200 Arms 的隔离直流和交流电流。与上一代产品相比，这些器件尺寸更小，体积减少 60%，具有高达 2 MHz 的大频率带宽和 50 A 至 200 A 的初级电流。

国巨集团 EMEA 配电开发现场应用工程师 Oliver Steidl 重点介绍了汽车和能源市场的主要产品，特别是用于高密度封装的陶瓷技术表面贴装电容器以及高效和高密度设计解决方案电源应用。这些电容器非常适用于以高效率和空间为主要考虑因素的功率转换器、逆变器、缓冲器和谐振器。专为恶劣环境设计的薄膜电容器符合 AEC-Q200 标准，符合 RoHS 标准，工作温度范围为 –40˚C 至 110˚C。

意法半导体技术营销经理和功率 MOSFET 专家 Antonino Gaito 强调了 MDmesh M9 功率半导体，这是促进绿色经济的关键超级结 MOSFET 技术。STMicroelectronics 推出了其 MDmesh M9 和 DM9 MOSFET 系列的首批成员。这些器件是 N 沟道超结多漏极硅功率 MOSFET。该公司的目标是用于各种系统的开关模式电源设备，包括数据中心服务器、5G 基础设施设备和平板电视。首批推出的两款芯片是 650-V STP65N045M9 和 600-V STP60N043DM9。STP65N045M9 和 STP60N043DM9 器件的最大 R DS（on）规格为 45 mΩ 和 43 mΩ。ST 声称低 R DS（on）规格最大限度地提高功率密度并实现紧凑尺寸的设计。这些器件还提供低栅极电荷 （Q G ），在 400V 漏极电压下通常为 80nC。

在与 PCIM 并行举行的 Sensor & Test 期间，我有机会参观了 Analog Devices （ADI） 展馆。ADI 展示了用于汽车电动助力转向的全新集成式真正通电多圈定位解决方案。此外，非接触式交流和直流电流感应解决方案以钳形表、母线和使用各向异性磁阻传感器的 PCB 解决方案的形式呈现。该技术可准确、轻松地检测高达 500 A 的电流范围。采用 ADI 的 MEMS 传感器和以太网技术 （10BASE-T1L） 的其他基于振动的状态监测解决方案包括具有纳瓦功率的三轴加速度计，适用于电池供电的边缘检测应用一直活跃在医疗保健、汽车和工业领域，以及一个完全集成的飞行时间模块，用于在广泛的应用中具有 1-MP 分辨率的深度感测。

审核编辑：彭静