在2026世界氮化镓大会上,苏州英嘉通半导体有限公司高级应用工程师刘灏成发表《快充起步,AI算力达,英嘉通GaN功率器件遍地花》主题演讲,围绕氮化镓市场变化、高低压产品布局、实际应用测试及可靠性等内容展开分享。
刘灏成表示,过去几年,氮化镓凭借更高的开关频率、更小的电源体积和更高的转换效率,在消费快充市场实现规模化应用。
不过,快充只是氮化镓产业发展的起点。AI算力增长推动数据中心供电架构从12V向48V乃至800V HVDC演进,汽车电子也对OBC、DC-DC和激光雷达驱动提出了更高要求,氮化镓正从消费电子加快进入数据中心、汽车电子等高价值市场。
快充打开市场,AI算力拓宽应用边界
相比传统硅材料,氮化镓在禁带宽度、击穿电场和电子饱和速度等方面具有明显优势。在相同耐压条件下,GaN器件能够实现更低的导通电阻和更高的开关频率,为电源系统提升效率和功率密度提供基础。
目前,消费电子仍是氮化镓的主要应用市场,覆盖PD快充、高功率适配器、移动储能、移动电源以及电视和显示器电源等产品。
英嘉通的消费类方案覆盖65W至240W功率段,并进一步延伸至更高功率的多口快充和适配器。
与此同时,AI数据中心正在成为氮化镓的重要增量市场。随着服务器单机功率和机柜功率持续提高,电源系统不仅要提升转换效率,还要在有限空间内实现更高功率输出。
在图腾柱PFC中,GaN器件接近零反向恢复损耗的特点有助于提高开关频率,转换效率可超过99%;在3kW至5kW服务器主电源中,高频化则可以缩小电感、变压器等被动器件体积,进一步提高整机功率密度。进入48V转12V中间总线转换环节后,低压GaN还可用于半桥、全桥LLC等拓扑,兼顾转换效率和负载瞬态响应。
700V高压GaN覆盖快充及适配器
在高压产品方面,英嘉通已经推出700V E-Mode GaN系列,导通电阻覆盖30mΩ至1.2Ω,并提供DFN 8mm×8mm、DFN 5mm×6mm、TOLL及裸片等产品形态,可面向高功率PD快充、适配器及其他高频电源应用。
E-Mode GaN采用P-GaN栅极技术,属于常关型器件。与Cascode结构相比,其单芯片结构能够减少封装寄生参数,更适合高频、高功率密度电源设计。
英嘉通在还公布了IGC7E100SE、IGC7E150SE两款高压GaN器件的200W应用测试结果。测试方案输出规格为20.6V、9.7A,在90V至264V全电压输入范围内,两款器件的满载效率均高于92%。
经过两小时老化测试后,两款GaN器件在90V及264V输入条件下的温度均低于120℃,整体工作状态保持稳定,体现出英嘉通高压GaN在大功率快充应用中的效率和温升表现。
低压GaN进入服务器DC-DC核心环节
除了700V高压产品,英嘉通还重点布局40V至100V低压E-GaN器件,面向服务器电源、DC-DC转换、双向充放电和激光雷达驱动等应用。
在AI服务器供电系统中,低压GaN可用于48V转12V或6V的IBC中间总线转换,也可进入CPU、GPU供电的POL负载点电源。凭借较低的Coss和反向恢复损耗,GaN器件能够缩短半桥死区时间,并支持1MHz甚至更高的开关频率,在提高转换效率的同时改善负载瞬态响应。
英嘉通现有低压产品主要包括:
IGC040E048X1为一款40V、4.8mΩ双向GaN器件,采用2.1mm×2.1mm WLCSP封装,可用于负载开关、USB端口保护以及移动电源充放电控制。
IGC100E019X1耐压为100V,典型导通电阻为1.9mΩ,采用QFN 3mm×5mm封装,主要面向高功率DC-DC和服务器电源。
IGC100E080X1同样采用100V耐压设计,典型导通电阻为8mΩ,搭配WLCSP封装,适用于高频DC-DC及激光雷达驱动。
从器件性能来看,在100V耐压平台下,英嘉通GaN HEMT的比导通电阻约为硅MOSFET的70%,关键开关品质因数Ron×Qg约为硅MOSFET的五分之一。这意味着在相同导通电阻下,GaN器件可以明显降低栅极驱动和开关损耗,更适合500kHz至1MHz以上的高频DC-DC应用。
单颗双向GaN替代两颗背靠背MOS
低压产品中,BDS双向GaN器件是英嘉通此次重点技术之一。
在电池充放电、负载开关及端口保护等场景中,传统方案通常需要使用两颗硅MOSFET背靠背连接,才能同时实现双向导电和双向关断。这种结构不仅增加器件数量和PCB面积,两颗MOSFET串联还会叠加导通电阻。
英嘉通GaN BDS利用横向器件结构,通过两个相对设置的源极和栅极,共用同一漂移区承受电压。单颗器件即可实现双向导电和双向耐压,从而替代两颗背靠背硅MOSFET,在缩小封装体积的同时降低导通损耗。
以IGC040E048X1为例,该器件采用WLCSP封装,可用于移动电源充放电接口、储能系统及负载开关。与两颗硅MOSFET组成的背靠背方案相比,单颗GaN BDS能够简化电路结构,减少功率回路寄生参数,为高集成度移动设备和电池系统提供新的器件选择。
500W Buck-Boost验证低压GaN性能
为验证100V低压GaN在大功率DC-DC中的应用能力,英嘉通搭建了一款500W Buck-Boost测试方案。
该方案采用4颗IGC100E019作为主功率器件,输入、输出电压均为48V,输出电流为10A,开关频率为200kHz。
满载测试中,器件VDS尖峰电压为49.6V,相比100V额定耐压留有较为充足的裕量;VGS电压被钳位在4.6V,开通和关断波形较为干净,没有出现明显振荡。相关结果验证了IGC100E019在500W Buck-Boost应用中的开关稳定性及电压裕量。
低压GaN延伸至激光雷达
除服务器电源外,低压GaN在激光雷达驱动中的应用也受到英嘉通关注。
激光雷达需要通过高峰值电流驱动激光二极管,在极短时间内产生窄脉冲。脉冲宽度越小、边沿越陡,越有利于提高测距分辨率和抗干扰能力。
GaN器件具有较低的栅极电荷和较快的开关速度,可实现小于5ns的脉冲宽度,并支持最高100A级峰值脉冲电流。配合WLCSP小型封装,可进一步缩小驱动回路、降低寄生参数,为905nm及1550nm激光雷达的多通道集成提供支持。
总结
当前英嘉通的GaN产品布局正在沿高压和低压两条路线同步推进。其中高压端以700V E-GaN为核心,继续覆盖PD快充和高功率适配器,并向服务器主电源等高功率密度应用延伸;低压端则围绕40V至100V器件,进入服务器IBC、POL电源、双向DC-DC、移动电源充放电以及激光雷达驱动等场景。
低压BDS双向器件通过单颗GaN替代两颗背靠背硅MOSFET,为缩小系统体积、降低导通损耗提供了新的实现方式;100V低压GaN在500W Buck-Boost方案中的测试结果,也进一步体现出其在大功率DC-DC中的应用潜力。
从快充打开规模化市场,到AI算力和汽车电子拓展新的应用空间,氮化镓的竞争重点正从单纯的器件性能,转向产品组合、封装散热、可靠性及系统级方案能力。
英嘉通通过覆盖高压与低压的GaN产品线,正在将其应用范围从消费快充扩展至服务器电源、储能和汽车电子等更多领域。


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