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英诺赛科在ISPSD展示GaN技术

2022/5/31 8:27:16

IEEE功率半导体会议上的两篇技术论文展示了15V和650V GaN功率器件的性能和可靠性数据

中国GaN公司英诺赛科于5月22日至25日在加拿大温哥华举行的 IEEE功率半导体器件国际研讨会 (ISPSD) 会议上发表了两篇论文。

第一篇论文系统地评估了在200毫米（8英寸）CMOS兼容工艺平台上制造的650V商用GaN-on-Si HEMT的可靠性和开关寿命，用于高密度 PFC升压电源转换器应用。

英诺赛科的工程师表示，通过采用英诺赛科的应变增强层（SEL）技术，在1000小时的开关应力测试过程中实现了稳定的动态RDS(on)（< 1.2倍），这一点在晶圆级应力系统得到了进一步证实。相反，没有SEL 层的器件的动态RDS(on)显示出了更快的退化，在应力的前三个小时内增加了18倍。

通过使用发射显微镜 (EMMI) 来检测器件在开关应力期间的电致发光，英诺赛科的科学家指出，SEL抑制了热载流子注入，而后者被认为是导致没有SEL技术的样品的动态RDS(on)增加的原因。

上图：在 Vds = 600 V、Vgs = 6 V 和fs = 100 kHz的硬开关测试下，没有和有SEL的dRon的比较。

第二篇论文题为“动态RDS(on)和Vth-15V增强型GaN HEMT提供13.1mΩ·nC及以上的低开关品质因数 (sFOM)”。所讨论的功率器件在用于大规模生产的商业化200mm GaN-on-Si平台上实现了创纪录的低sFOM。

尽管在用于消费电子的低压GaN HEMT方面（其电源开关通常低于40V）已经做出了巨大的努力，但与硅对应产品相比，低压GaN HEMT的广泛采用仍然面临巨大挑战，因为随着尺寸的缩小，接触电阻或寄生电容的比例上升，阈值电压Vth下降，误开启的风险增加，关态漏电流增加，导致大量的静态损耗和长期静态和动态不稳定。

所有这些问题都阻碍了低压GaN HEMT在体积受限的便携式电子产品中的广泛使用。英诺赛科表示，他们的InnoGaN可在宽温度范围内承受1000小时的持续应力，且在硬/软开关模式下参数偏移和连续切换应力最小，其动态Ron和Vth偏移可忽略不计。

器件性能在采用半桥配置GaN HEMT的降压转换器中得到进一步验证，并在十几兆赫时表现出超过 80%的卓越效率。因此，额定电压为15V的 InnoGaN HEMT释放了GaN功率开关的全部潜力，目标是在十几兆赫的高速高频降压转换器中实现峰值效率90%，且具有长期系统动态稳定性。

(a)晶圆级芯片级封装 (WLCSP) 中15V GaN HEMT的光学显微镜像，只有很少的pH寄生电感。(b) 制造的GaN HEMT的横截面。

英诺赛科欧洲总经理Denis Marcon评论说：“这两篇论文非常详细，包括全面的测试数据，适合提交给这个行业公认的重要 IEEE 会议。我们希望与会者明白，英诺赛科显然是在8英寸硅晶片上生产GaN器件的领导者，其低压 (LV) 和高压 (HV) 器件的性能和可靠性数据都有充分的展示。”

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