AI狂飙下的电源革命：SiC与GaN如何改写万亿能效规则

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因为英飞凌涉足三种材料的功率器件，这家公司也对三类器件的不同特性做了比较详细的对比。宽禁带器件在带隙、临界电场强度、电子迁移率、热导率、电子饱和漂移速度等方面都有优势；在同样尺寸下宽禁带器件可以实现更高的耐压，则芯片可以做得更小。

上面这张图灰色为硅超级结（super junction），紫色为GaN HEMT，橙色为SiC MOSFET。其中左侧柱状图纵轴为RDS(on) * Qoss（输出电容电荷）——因为实现更高的效率可以视作在将RDS(on)做低的情况下，兼顾开关损耗；右侧柱状图纵轴为RDS(on) * Qrr（反向恢复电荷）。

从这张图的对比来看，GaN和SiC器件有着明显更高的转换效率：无论是开关损耗，还是GaN HEMT约等于0nc的Qrr典型值（因为无PN结，反向恢复电荷为零）。当然图中具体对比的是英飞凌的几款不同产品（CoolMOS, CoolGaN, CoolSiC）。

另外考量Qg（即驱动损耗）——在越高的频率之下，驱动损耗成为不可忽略的因素；以及Eoss（输出电容存储的能量）——这个量也是开关损耗的组成部分，也被视为提升功率密度与效率的关键。这组对比能够看到GaN的显著优势。

在宽禁带器件于电源应用发展潜力的技术依据方面，是德科技高速数字电路业务拓展经理朱华朋给出了更具体的硅基器件与SiC/GaN器件在一些关键参数，包括栅极电荷、反向恢复、开关参数上的比较——“频率越高损耗率自然就越高”，“这些相关参数的提升主要改变的就是开启关断的损耗，频率才能提升。”朱华朋说。

从更具体的市场和产品角度来看，在硅基MOS方面，英飞凌有低压和高压MOS产品。 随每一代硅基MOS推出，走向更低的导通阻抗，当前英飞凌正逐步向客户推第8代产品（CoolMOS 8）——这一代已经不像过去那样有诸多子系列。 陈学顺说原因一方面是硅材料本身在该应用方向近极限的发挥； 另一方面将优化技术放在同一个系列中，对客户而言也更简洁。

芯朋微也有对应产品：虽说肖辉在主题演讲中着重介绍了集成化的辅源IC与PFC控制器——集成功率器件的诸如ACDC/DCDC产品为芯朋微出货主力，我们在芯朋微的6大产品线中，还是看到其分立的功率器件产品覆盖了硅基MOSFET和宽禁带器件。在谈工业电源应用中的分立器件时，肖辉介绍了硅基MOSFET和IGBT。

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