2021年10月，納微半導體（股票代碼：NVTS）成功在納斯達克上市。作為立足于中國本土的、全球領先的氮化鎵功率芯片公司，納微半導體目前已經拿下超過200多項專利。近日，納微半導體再進一步，推出了新一代采用GaNSense技術的智能GaNFast氮化鎵功率芯片，為氮化鎵技術的發展翻開了新篇章。

GaNSense技術集成了關鍵、實時、智能的傳感技術和保護電路，進一步提高納微半導體在功率半導體行業領先的可靠性和穩健性，同時增加了納微氮化鎵功率芯片技術的節能和快充優勢。

納微半導體所生產的氮化鎵芯片由臺積電2號工廠代工，主要為6寸晶圓，目前出貨量達到三千萬個，實現零故障，交付周期為12周左右。

·納微氮化鎵：助力實現碳中和目標

相對于傳統硅而言，氮化鎵擁有更的小體積和重量，功率密度提升3倍，開關速度比硅快20倍，充電速度也更快。同時它在某些系統里可以做到40%節能，對實現國家的碳中和目標有著極大助益。此外，氮化鎵相對于硅而言，電源系統成本更低。

不過相對于有著近50多年歷史的硅材料來說，氮化鎵剛剛才發展了20年，而近幾年，其發展才步入加速通道。在不斷提升產能，降低成本的前提下，氮化鎵如今已經逐漸落地在消費以及工業領域。

現階段，智能手機、筆記本電腦充電器是氮化鎵的主要應用場景。尤其是隨著這些設備所使用的電池容量越來越大，氮化鎵一方面可以幫助減小充電器體積，另一方面則可以大幅縮短充電時間。

目前，納微半導體主要合作伙伴包括了小米、OPPO、聯想、戴爾等全球知名廠商。而除了充電器之外，平面電視，游戲機，平板電腦等消費類產品都是納微半導體關注的領域。同時，數據中心、太陽能逆變器、新能源汽車等領域，也能夠從氮化鎵功率芯片中獲益，有效實現節能減排目標。

納微半導體銷售運營總監李銘釗表示：“納微氮化鎵的節能特性，是實現碳排放、碳中和目標的非常重要的手段。每出貨一個氮化鎵功率芯片，一年就可以減少4公斤二氧化碳排放。氮化鎵的特點是生產時不需要那么多外部零件，用更少的零件做到相同的東西，比如用硅方案做一個服務器電源，可能有一千個零件在里邊，而用氮化鎵去做的話，可能只用到600多個零件，減少400個零件。再比如PCBA，其在產生時會產生相當多的廢物，而運用納微氮化鎵功率芯片的話，這些多余的碳排放將得到有效縮減。”

·從GaNFast到GaNSense：讓領先技術變得更加完美

在功率氮化鎵領域，目前主要有兩大“流派”，一個是dMode常開型，另外一個是eMode常關型，納微半導體屬于后者。不過相比傳統常關型氮化鎵功率器件而言，納微半導體做了進一步的驅動集成、保護集成和控制集成。那么為什么要這樣做呢？

傳統硅器件在參數方面不夠優異，如開關速率較低、開關頻率易受限制。而因為開關比率較低，因此其儲能元件使用的電感電容尺寸都相對比較大，導致電源功率密度相對比較低，目前業界通常小于0.5W/cc。而分立式氮化鎵則因為受限于驅動線路的復雜性，加上受限于外部器件布局以及布線參數等因素的影響，其開關頻率就無法發揮到氮化鎵本應有的高度。

而納微半導體的功率氮化鎵器件集成了驅動、控制和保護在其中，就可以不依賴外部集成參數的影響，讓開關頻率得到充分釋放。目前，納微半導體電源適配器主流開關頻率可以達到300-400K，模塊電源合作伙伴甚至已經設計到了MHz級，因此納微半導體設計出來的功率密度比傳統硅或分立式氮化鎵要高很多，很多案例產品都遠遠大于1W/cc的功率密度，這是納微半導體氮化鎵功率器件領域的優勢。

目前，納微半導體氮化鎵在市面上的主流系列是GaNFast，它將驅動控制和保護做在功率器件上面，同時采用QFN封裝技術，使其大體布局與傳統硅和分立式氮化鎵沒有太大區別，因此有著同樣出色的泛用性。

GaNSense，是納微半導體在GaNFast基礎上做的進一步性能提升，它可以替代原有的GaNFast，其中包含了無損電流采樣，待機功耗節省以及更多保護功能的集成。

全新的GaNSense系列具備幾個突出優勢，其中包括：

其一，無損可編程的電流采樣，這是納微半導體的專利技術。無損電流采樣主要是代替了原來采樣電阻的功能。原本功率回路里會有功率器件和功率采樣電阻這兩個產生損耗的元件，而變成無損采樣之后，可以將采樣電阻損耗節省下來，同時功率回路里面的通態損耗也會減半，這意味著能效會得到提升。此外還有兩個衍生而來的好處：一是PCB布局面積更小、更靈活、更簡單。這是因為原來采樣電阻通常會采用3毫米乘以4毫米封裝采樣電阻的形勢存在，但通過內部集成，無損采樣的方案，可以縮減PCB尺寸。二是解決熱耦合問題。原來有兩個發熱元件在這個系統里面，現在直接拿掉一個，整體的熱系數表現會更好，耦合系數更低，而器件本身工作溫度更低，系統效率也會有所提升。

其二，智能待機技術，彌補了GaNFast諸多不足之處。待機問題對于充電器來說非常重要，目前最嚴苛的標準是做到25毫瓦或30毫瓦以內。納微半導體在GaNFast上已經實現了超低待機功耗，但是為了實現這一點，整個系統設計的相對復雜一些。而更加完善的GaNSense技術，通過智能檢測PWM信號讓芯片進入待機模式，整個待機電流從GaNFast的接近1毫安降低到接近100微安，這使得整體待機功耗大幅下降。同時，納微半導體也對待機喚醒做了優化，當第一次出現脈沖時，30納秒之內就可進入正常工作模式。

此外，GaNSense將人體ESD（靜電釋放）保護、過溫過流保護進行了完美地集成，這些變化，使得GaNSense擁有更多全新特性。

而就應用場景來說，納微半導體高級應用總監黃秀成介紹說：“GaNSense主要有三個應用場景。第一，目前快充最火爆的QR Flyback的應用場景，可以代替掉原邊的主管和采樣電阻；第二個應用場景就是帶PFC功能，在這兩個拓撲下我們的效率提升在90V輸入條件下至少可以提升0.5%的能效；第三個應用場景是非對稱半橋，隨著PD 3.1的代入，非對稱半橋這個拓撲一定會慢慢地火起來，這個拓撲里面有兩個芯片，作為主控管可以用GaNSense，因為也需要采樣電流，上管作為同步管則可以用GaNFast系列代替。”

目前，納微半導體的GaNSense系列已經全面上市，擁有6×8，5×6等不同規格的封裝，擁有最小120毫歐、最大450毫歐等不同選擇。此外，合作客戶也已經開始使用GaNSense，如小米已經實現量產的120W氮化鎵充電頭，是目前業界最小的120W解決方案。

·20年風雨兼程 構筑起堅實的技術壁壘

目前，納微半導體與全球諸多學術機構、學院都有緊密合作，其中包括美國電力電子研究中心（CPES），佛羅里達州立大學，斯坦福大學等，開展各種高頻高密度電源開發項目。而在中國本土，納微半導體與浙江大學、福州大學、南航等院校進行課題研究，以保證其在芯片層面、器件層面以及系統應用層面的領先性。

此外，納微半導體還積極與磁芯廠商合作，研究如何降低電源成本；與電容電解廠商合作，滿足定制化需求；同時還與PCB、平板變壓器等不同領域的企業合作，將上游生態圈完善的同時，讓下游終端客戶和ODM廠商在短時間內推出更多的產品。

從2000年初開始研究氮化鎵至今，納微半導體團隊積累了豐富經驗。而在氮化鎵上做芯片這件事上，則是納微的原創之舉。20多年的努力，納微半導體已經開發出超過130多項關于功率芯片的專利，從此前的GaNFast到剛剛發布的GaNSense，納微半導體在氮化鎵功率芯片領域構筑起堅實的技術壁壘，在注重實現碳中和目標的同時，不斷縮短設計和生產周期，為上下游合作伙伴帶來極大助益，也使自身逐步成為全球領先的氮化鎵功率器件企業。