供稿人:Sinjin Dixon Warren博士
氮化镓(GaN)技术在USB-C充电器中的出现是半导体市场的一个新趋势。在过去的一年里,TechInsights从纳维达斯来自包尔英特在各种USB充电器中,如最近出版的各种博客和文章. 与硅基技术相比,GaN的使用有望提高效率、降低热损失和更小的形状因数。
这些充电器内部紧凑的切换power supplies that efficiently converts line AC into a 5 V DC output. The input AC is first converted to high-voltage DC. The DC is chopped at high frequency and fed into a small flyback transformer. The output of the transformer is converted to low-voltage DC, filtered, and provided as the 5 V output through the USB port. A feedback mechanism regulates the chopping frequency to keep the output voltage stable. Name-brand chargers use a specialized control IC to run the charger, while cheaper devices replace the IC with a low-quality feedback circuit.
基于GaN的USB充电器的最新进入者是Innoscience。创科(珠海)科技有限公司成立于2015年12月,位于珠海国家高新区。他们建立了中国第一条8英寸GaN-on-Si功率器件的批量生产线。Innoscience显然提供了广泛的解决方案,包括30V-650V GaN on Si功率器件和5G射频器件。
我们在ROCK RH-PD65W 65 W(20 V,3.25 A)USB-C墙壁充电器中发现了Innoscience INN650D02,该充电器由深圳仁清卓越科技有限公司生产。据介绍,INN650D02是一种650 V GaN增强型功率晶体管,RDSON为200 mW数据表.
图1和图2显示了ROCK RH-PD65W的正面和背面,尺寸为6.0 cm x 6.0 cm x 2.9 cm,不包括插销。它提供的最大功率密度为10.2 W/in3,这比TechInsights最近分析的充电器的平均值略低。RH-PD65W内部的主PCB的顶面如图3所示。INN650D02出现在靠近电路板中间的位置。
将Innoscience INN650D02从PCB中取出进行进一步分析。图4显示了INN650D02封装的平面图X射线。封装中间有一个单独的芯片,通过连接线连接到源极、漏极和栅极引脚。还提供了SK监视pin。TechInsights实验室中的脱封显示了模具,其左下角有一个“F1”标记,如图5所示。漏极垫位于模具的底部边缘,而源极和栅极垫位于顶部边缘。高电子迁移率晶体管(HEMT)的栅指垂直穿过芯片。
图6显示了INN650D02 F1模具结构的SEM横截面图。该器件在GaN-on-Si衬底上采用四层金属化,包括金属0衬底接触层和金属1栅极接触层。栅极形成为可能的P型GaN的台面。
基于GaN的USB充电器市场正在迅速发展。TechInsights现在已经看到了十种不同的充电器,其中GaN技术来自三个不同的供应商,即纳维半导体、Power Integration和now Innoscience。大多数充电器是由售后供应商生产的,但至少有两家OEM进入了这个市场,即小米科技和OPPO。有谣言苹果可能会在今年某个时候进入GaN-base USB充电器市场。