長期以來，寬禁帶行業(yè)一直圍繞兩種不同架構(gòu)氮化鎵晶體管爭論高下——常閉耗盡型 （D-mode）和增強型（E-mode）氮化鎵。在設(shè)計電路時，人們傾向于使用增強型（E-mode）晶體管，但其實無論從性能、可靠性、多樣性、可制造性以及實際用途方面，常閉型（D-mode）都更優(yōu)于前者。

D-modeGaN的優(yōu)勢

此前，GaN功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的全球領(lǐng)先企業(yè)Transphorm發(fā)布了《Normally-off D-mode 氮化鎵晶體管的根本優(yōu)勢》的最新白皮書。其中，介紹了normally-off D-mode GaN平臺的幾個關(guān)鍵優(yōu)勢，包括：

性能更高：優(yōu)越的 TCR (~25%)，更低的動態(tài)與靜態(tài)導(dǎo)通電阻比 (~25%)，從而降低損耗，獲得更高的效率和更優(yōu)越的品質(zhì)因數(shù) (FOM)。高功率級應(yīng)用更加容易：Transphorm D-mode 具有較高的飽和電流，而 E-mode 則必須通過并聯(lián)才能提供相同的電流，但這會導(dǎo)致功率密度和可靠性下降。穩(wěn)健性且易驅(qū)動性：采用最穩(wěn)健的硅MOSFET SiO2柵極，不受 E-mode 的 p 柵極限制，可兼容硅基驅(qū)動器和控制器。

Transphorm業(yè)務(wù)拓展及市場營銷高級副總裁Philip Zuk

Transphorm在初入市場時，不斷研究、探討了兩種不同的技術(shù)路線，最終決定采用常閉型D-mode。十多年來，Transphorm 憑借最可靠的GaN平臺成功引領(lǐng)行業(yè)，設(shè)計和制造用于新世代電力系統(tǒng)的高性能、高可靠性650 V、900 V 和1200 V（ 尚處于開發(fā)階段）氮化鎵器件。目前，Transphorm器件的現(xiàn)場運行時間已超過 2000 億小時，覆蓋了從低功率到高功率系統(tǒng)最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。

Transphorm業(yè)務(wù)拓展及市場營銷高級副總裁Philip Zuk接受了中電網(wǎng)的采訪，深入探討了Transphorm氮化鎵（GaN）產(chǎn)品的獨特特點、技術(shù)優(yōu)勢及其在高性能領(lǐng)域的應(yīng)用前景。他稱：“Transphorm的常閉耗盡型D-mode技術(shù)憑借一個GaN核心平臺就能夠涵蓋整個功率范圍，沒有任何限制，而其他技術(shù)則兼需增強型GaN和SiC MOSFET才能達到同樣的效果。”

SuperGaN的優(yōu)勢

Transphorm的SuperGaN技術(shù)是其產(chǎn)品線中的一大亮點。SuperGaN技術(shù)是一種共源共柵（cascode）結(jié)構(gòu)的常閉耗盡型（normally-off D-mode）氮化鎵平臺。該平臺特點使得SuperGaN 具備了增強型（E-mode）氮化鎵所不能比擬的優(yōu)勢，包括：

※ Transphorm積累了深厚的GaN專業(yè)知識和垂直整合使其能夠快速開發(fā)出高性能、可靠并且強勁的產(chǎn)品。

※ SuperGaN可以保持GaN器件2DEG（即二維電子氣，2DEG溝道的電子遷移率最高，可令開關(guān)性能達到當(dāng)前任何其他化合物半導(dǎo)體技術(shù)都無法企及的水平。）的自然狀態(tài)，充分利用2DEG的固有優(yōu)勢，將器件導(dǎo)通電阻降到最低。

※ 業(yè)界最豐富的封裝類型：從傳統(tǒng)的標(biāo)準TO封裝，直至降低封裝電感、提高工作頻率和印刷電路板制造效率的頂部和底部冷卻式表貼封裝。

※ 業(yè)界領(lǐng)先的可靠性：器件運行時間已超過3000億小時，F(xiàn)IT故障率（每10億小時發(fā)生的故障次數(shù)）只有不到0.05。

此外，SuperGaN還可以提供最高的靈活性：

※ 直接替代E-mode增強型GaN分立器件解決方案以及Si和SiC MOSFET；

※ 提供不同的柵極驅(qū)動閾值電壓，能夠匹配使用E-mode增強型分立器件、高壓超結(jié)和SiC MOSFET的電路設(shè)計；

※ 作為一個垂直整合的企業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)級封裝（SIP）合作。

Philip Zuk稱，任何其他供應(yīng)商都無法提供上述優(yōu)勢，這也是Transphorm的SuperGaN技術(shù)能夠取得成功的關(guān)鍵所在。

助力快充市場

如上所述， SuperGaN技術(shù)的優(yōu)勢使Transphorm 的高壓氮化鎵場效應(yīng)晶體管產(chǎn)品組合能夠滿足當(dāng)今廣泛的市場應(yīng)用。例如，在快充領(lǐng)域，尤其是智能手機和筆記本電腦的充電器中，GaN器件在提高效率的同時減小體積，使快充設(shè)備更快捷高效。Philip Zuk認為，快充行業(yè)需要1200V GaN器件，Transphorm是一個垂直整合的企業(yè)，自主擁有外延片生產(chǎn)工藝，我們的1200V平臺采用的是藍寶石基GaN， 650V SuperGaN平臺采用的是硅基GaN。Transphorm將于今年下半年啟動首款1200V器件的試樣，幫助提升設(shè)計能力和成果，助力快充及800V電動汽車制造。

汽車領(lǐng)域的新選擇

在應(yīng)用更為廣泛的新能源汽車領(lǐng)域，同為寬禁帶半導(dǎo)體的SiC被廣泛采用，未來GaN在該領(lǐng)域的應(yīng)用會否更優(yōu)于SiC呢？Philip Zuk認為，與SiC相比，GaN具有更高的性能，并且GaN器件的制造與硅基制程平臺兼容，襯底材料更便宜，因此制造成本也更低。Transphorm的GaN技術(shù)650V以及即將在下半年推出的1200V平臺可以不斷改進性能和降低系統(tǒng)成本，而SiC卻做不到。目前，Transphorm的GaN技術(shù)已應(yīng)用于電動汽車的DC-DC以及車載充電器，并將在2030年進一步應(yīng)用于車載逆變器驅(qū)動和三相快充站。

與競爭技術(shù)相比毫不遜色

Transphorm的SuperGaN技術(shù)可以與眾多其他技術(shù)開展競爭，包括硅超結(jié)、IGBT和碳化硅MOSFET等。

在可驅(qū)動性、可設(shè)計性和穩(wěn)健性方面最接近SuperGaN的技術(shù)，是已上市近25年的硅超結(jié)MOSFET。SuperGaN不斷仿效這些市場應(yīng)用成熟技術(shù)的特性，方便客戶盡快適應(yīng)并接受新的技術(shù)。

同時，SuperGaN還為設(shè)計者提供獨一無二的“GaN優(yōu)勢”，即2DEG， 2DEG溝道的電子遷移率最高，可令開關(guān)性能達到當(dāng)前任何其他化合物半導(dǎo)體技術(shù)都無法企及的水平。

高性能SuperGaN技術(shù)在良率和可靠性方面可與硅基技術(shù)媲美，并可將電源設(shè)計提升至一個全新的高度，基于其他技術(shù)望塵莫及的固有材料屬性，實現(xiàn)性能和功率密度更高而成本更低的系統(tǒng)。

小結(jié)

全球功率半導(dǎo)體市場正在快速擴展，尤其是在能源效率和高性能需求驅(qū)動下，氮化鎵技術(shù)的市場份額不斷增加。隨著全球各國推進碳中和目標(biāo)，氮化鎵技術(shù)在可再生能源、電動汽車、高效電源管理等領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。

憑借著全方位的產(chǎn)品平臺，Transphorm的氮化鎵器件已經(jīng)成功應(yīng)用于從數(shù)十瓦至7.5kW的設(shè)計及量產(chǎn)產(chǎn)品，應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋計算、能源/工業(yè)以及消費類適配器/快充電源。同時，Transphorm還創(chuàng)造了氮化鎵行業(yè)的眾多“第一”，為整個氮化鎵功率半導(dǎo)體行業(yè)樹立新的標(biāo)桿，幫助越來越多的客戶認識氮化鎵技術(shù)的優(yōu)勢，期待著Transphorm能為新一代電力系統(tǒng)帶來更多的貢獻。

附：《Normally-off D-mode 氮化鎵晶體管的根本優(yōu)勢》白皮書

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