富士通半导体明年计划量产氮化镓功率器件 满足高效电源单元供应市场需求

富士通半导体（上海）有限公司于近期宣布采用其基于硅基板的氮化镓 (GaN) 功率器件的服务器电源单元成功实现2.5kW的高输出功率，富士通半导体计划将于2013年下半年开始量产这些GaN功率器件。这些器件可广泛用于电源增值应用，对实现低碳社会做出重大贡献。

与传统硅基功率器件相比，基于GaN的功率器件具有导通电阻低和能够进行高频操作等特性。而这些特性恰恰有利于提高电源单元转换效率，并使电源单元更加紧凑。富士通半导体计划在硅基板上进行GaN功率器件的商业化，从而可以通过硅晶圆直径的增加，来实现低成本生产。按照此目标，富士通半导体自2009年起就在开发批量生产技术。此外，富士通半导体自2011年起开始向特定电源相关合作伙伴提供GaN功率器件样品，并对之进行优化，以便应用在电源单元中。

图1 氮化镓功率器件原型(TO247 封装)                                  图2 基于6英寸硅晶片的氮化镓功率器件

最近，富士通半导体开始与富士通研究所 (Fujitsu Laboratories Limited) 合作进行技术开发，包括开发工艺技术来增加硅基板上的高质量GaN晶体数量；开发器件技术，如优化电极的设计，来控制开关期间导通电阻的上升；以及设计电源单元电路布局来支持基于GaN的器件的高速开关。这些技术开发结果使富士通半导体在使用GaN功率器件的功率因数校正电路中成功实现了高于传统硅器件性能的转换效率。富士通半导体还设计了一种具有上述功率因数校正电路的服务器电源单元样品，并成功实现了2.5kW的输出功率。将该项技术的开发成功也意味着富士通半导体铺平了其GaN功率器件用于高压、大电流应用的道路。

富士通半导体最近在其会津若松工厂建成了一条6英寸晶圆大规模生产线，并将在2013年下半年开始GaN功率器件的满负荷生产。今后，通过提供针对客户应用而优化的功率器件以及电路设计技术支持，富士通半导体将支持用途广泛的低损耗、高集成的电源单元的开发。富士通半导体希望其GaN功率器件销售收入在2015财年达到约100亿日元。

图3  富士通半导体的氮化镓功率器件与传统硅基功率器件的效率对比。

图4  采用富士通半导体的氮化镓功率器件的服务器电源单元的输出功率。