高壓氮化鎵的未來(lái)，您能想象得到嗎？

你可以想象有這樣一個(gè)世界，在這個(gè)世界中，你不需要建造這么多發(fā)電廠，來(lái)滿足不斷躥升的數(shù)字需求。在這個(gè)世界中，工業(yè)、企業(yè)計(jì)算、電信和可再生能源系統(tǒng)的運(yùn)行速度大大加快，并且效率更高。

這樣一個(gè)世界也許很快就可以實(shí)現(xiàn)。

正是由于我們推出了LMG3410—一個(gè)用開(kāi)創(chuàng)性的氮化鎵 (GaN) 技術(shù)搭建的高壓、集成驅(qū)動(dòng)器解決方案，相對(duì)于傳統(tǒng)的、基于硅材料的技術(shù)，創(chuàng)新人員將能夠創(chuàng)造出更加小巧、效率更高、性能更佳的應(yīng)用。

“氮化鎵就像一個(gè)超級(jí)增壓引擎，”我們的高壓新技術(shù)開(kāi)發(fā)組總監(jiān)Steve Tom說(shuō)，“它使得系統(tǒng)運(yùn)行更快，動(dòng)力更加強(qiáng)勁，并且能夠處理更高的功率。它周圍的驅(qū)動(dòng)器、封裝和其它組件能夠真正地提高任何系統(tǒng)的性能。”

它會(huì)影響到我們身邊的每一個(gè)人。你每次使用智能手機(jī)、網(wǎng)上下單、查看社交媒體，或者將照片上傳至在線賬戶時(shí)，你連接的是一個(gè)包含數(shù)千臺(tái)服務(wù)器的巨大數(shù)據(jù)中心。

這些服務(wù)器和數(shù)據(jù)中心的運(yùn)轉(zhuǎn)耗電量很大。而對(duì)于電力的需求—也是對(duì)于電廠發(fā)電量的要求—也增長(zhǎng)的越來(lái)越快，這是因?yàn)槲覀兊纳钆c網(wǎng)絡(luò)互連的關(guān)系越來(lái)越緊密，并且對(duì)于高耗能數(shù)字器件的依賴程度也越來(lái)越高。

“由于我們對(duì)電子元器件的期待越來(lái)越高，隨著物聯(lián)網(wǎng)不斷增長(zhǎng)，我們的設(shè)備都被連接在了一起，我們需要消耗更多的電能，”GaN開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)的系統(tǒng)和應(yīng)用工程師Eric Faraci說(shuō)，“更多的能耗意味著需要建造更多的大型電廠。但是，如果我們使用諸如氮化鎵的技術(shù)，我們可以將效率提高到一定的程度，這樣的話，我們也許就不再需要增加發(fā)電能力了。”

所以，我們可以想象一個(gè)更加綠色環(huán)保的生活。

“我們需要減少能耗，”Steve說(shuō)，“我們無(wú)法一直滿足全世界范圍內(nèi)不斷增長(zhǎng)的用電需求?！?/p>

在TI，我們不斷工作，在憧憬著未來(lái)美好生活的同時(shí)，我們也努力盡早實(shí)現(xiàn)這些未來(lái)的技術(shù)。

感覺(jué)不到散熱

GaN是將鎵元素和氮元素這兩個(gè)元素組合在一起而創(chuàng)造出來(lái)的一款超快速的半導(dǎo)體材料。在很多年間，硅材料一直在底部支撐電子元器件的基礎(chǔ)構(gòu)造塊。相對(duì)于硅材料，這個(gè)組合使得電子能夠更加自由的運(yùn)動(dòng)。

系統(tǒng)中的電路，從手機(jī)到高端工業(yè)用工具和服務(wù)器，它們的工作方式都是不斷接通和斷開(kāi)數(shù)百萬(wàn)個(gè)微型開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)每移動(dòng)一次，它就會(huì)產(chǎn)生熱量。

這些發(fā)熱限制了系統(tǒng)的性能。比如說(shuō)，當(dāng)你筆記本電腦的電源變熱時(shí)，其原因在于流經(jīng)電路開(kāi)關(guān)內(nèi)的電子會(huì)產(chǎn)生熱量，并且降低了它的效率。

由于氮化鎵是一款更好、效率更高的半導(dǎo)體材料，它的發(fā)熱量更低，所以設(shè)計(jì)人員能夠?qū)⒏嗟拈_(kāi)關(guān)裝在更小的空間內(nèi)。

在隔離式高壓工業(yè)、電信、企業(yè)計(jì)算機(jī)和可再生能源應(yīng)用中，具有集成式驅(qū)動(dòng)器的600V GaN功率級(jí)開(kāi)關(guān)顯得特別重要。LMG3410的優(yōu)勢(shì)包括：

將目前技術(shù)最先進(jìn)的硅材料功率因數(shù)校正轉(zhuǎn)換器的功率密度加倍。

相對(duì)于分立式GaN解決方案，其功率損耗、電壓應(yīng)力和電磁干擾更低。

實(shí)現(xiàn)全新技術(shù)。

“GaN是一個(gè)更好的器具，”Steve說(shuō)，“如果你極大地提升了開(kāi)關(guān)的密度，降低電阻率，并使它們移動(dòng)的更快，它對(duì)散熱的需求就會(huì)降低，對(duì)于指定的大小，你就能夠獲得更佳的性能。它所實(shí)現(xiàn)的這些美妙功能突破了之前對(duì)于電子元器件處理能力的限制?！?/p>

完整的解決方案

GaN解決方案的推出將對(duì)高壓應(yīng)用產(chǎn)生一個(gè)短期的影響。但是，隨著包含有GaN的系統(tǒng)設(shè)計(jì)變得越來(lái)越普遍，它的使用能夠擴(kuò)展至高端音頻放大器、無(wú)人機(jī)、電動(dòng)汽車、照明、計(jì)算、太陽(yáng)能板、針對(duì)車輛的成像技術(shù)，并最終擴(kuò)展至由墻上插座供電的所有低壓應(yīng)用。

“不同類型的應(yīng)用層出不窮，”Steve說(shuō)，“我們以無(wú)人機(jī)為例。目前，無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域主要是滿足人們業(yè)余愛(ài)好的需要，但是有了GaN后，我們也許能夠?qū)⑺鼈冇糜诟由虡I(yè)化和工業(yè)化的應(yīng)用。”

關(guān)鍵是電池的使用壽命，Steve說(shuō)。目前，大多數(shù)無(wú)人機(jī)在再次充電、返航或電量耗盡前的飛行時(shí)間大約為20分鐘。

“由于其切換得更快，并且驅(qū)動(dòng)頻率更高，GaN的其中一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是，你可以減少你的組件、磁性元件、電感器和電容器的體積和重量，”他說(shuō)，“這將直接影響無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間?！?/p>