应用於下一代能量转换的氮化鎵基高密度功率模块 (ART/265CP)

应用於下一代能量转换的氮化鎵基高密度功率模块 (ART/265CP)

应用於下一代能量转换的氮化鎵基高密度功率模块 (ART/265CP)
ART/265CP
平台
10 / 09 / 2018 - 09 / 09 / 2020
15,344

高子陽博士

深圳市远东华强导航定位有限公司
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相对於硅基半导体器件,以氮化鎵及碳化硅为代表的第三代半导体器件具有较大的禁带宽度,可以突破现有硅基器件的极限,工作在更高电压、频率及温度等严酷环境,因而被业界认为是下一代开关器件的替代方案。其中,碳化硅器件主要应用在高压场景,而氮化鎵器件则应用在高频场景,通过提高工作频率而大幅度减小被动器件、系统的体积及重量。根据美国市场调研机构TMR(Transparency Market Research)在2016年8月29日最新公佈的数据显示,氮化鎵器件在2015年的全球市场份额为8.71亿美金,并將以17%的年復合增长率迅速递增至2024年的34亿美金。
排除器件製备方面的因素,在实际应用中采用氮化鎵器件取代硅基器件是非常具有挑战性的。隨著工作频率的提升,电寄生参数带来的设计困难越来越大。全新的柵极驱动、高频拓扑、控制算法、磁性器件集成及新型封装结构及工艺等问题必须得以解决以充分发挥氮化鎵器件的內在优势。通过在器件、封装及模组三个层面一系列的通用平台技术研发,本项目旨在开发一种全新架构的超高密度、超高效率的功率转换器,以此来解决基於氮化鎵器件的下一代功率转换器所面临的电、热、机械及封装等方面的挑战。该方案具有如下关键技术及优势:1)通过三维垂直堆叠的“VDG”封装技术及“All-GaN”的器件级柵极驱动集成技术来实现氮化鎵基功率器件在高频工作条件下的稳定开关;2)通过採用全新的矩阵式变压器及共振式拓扑结构(简称“MTR”技术)来提升系统功率密度及电能转换效率;3)通过混合式控制算法及自適应性同步整流驱动(简称“HCA”技术)来实现超快响应、高准確度及高效的环路控制;4)基於系统级封装技术,通过採用三明治式全塑封封装结构提供双侧散热界面,以突破传统功率转换器的散热极限。
本项目將要解决的均为实现下一代氮化鎵基功率器件应用挑战的关键技术,结合在之前种子项目中已实现的技术攻关,我们的最终目標不仅是提供一个技术平台,更重要是提供一个可应用在高密度能量转换领域的实质解决方案以满足大中华地区日益增长的企业需求。