富士通半導(dǎo)體（上海）有限公司近日宣布采用其基于硅基板的氮化鎵 (GaN) 功率器件的服務(wù)器電源單元成功實現(xiàn)2.5kW的高輸出功率，富士通半導(dǎo)體計劃將于2013年下半年開始量產(chǎn)這些GaN功率器件。這些器件可廣泛用于電源增值應(yīng)用，對實現(xiàn)低碳社會做出重大貢獻。

與傳統(tǒng)硅基功率器件相比，基于GaN的功率器件具有導(dǎo)通電阻低和能夠進行高頻操作等特性。而這些特性恰恰有利于提高電源單元轉(zhuǎn)換效率，并使電源單元更加緊湊。富士通半導(dǎo)體計劃在硅基板上進行GaN功率器件的商業(yè)化，從而可以通過硅晶圓直徑的增加，來實現(xiàn)低成本生產(chǎn)。按照此目標(biāo)，富士通半導(dǎo)體自2009年起就在開發(fā)批量生產(chǎn)技術(shù)。此外，富士通半導(dǎo)體自2011年起開始向特定電源相關(guān)合作伙伴提供GaN功率器件樣品，并對之進行優(yōu)化，以便應(yīng)用在電源單元中。 

圖1：氮化鎵功率器件

最近，富士通半導(dǎo)體開始與富士通研究所 (Fujitsu Laboratories Limited) 合作進行技術(shù)開發(fā)，包括開發(fā)工藝技術(shù)來增加硅基板上的高質(zhì)量GaN晶體數(shù)量；開發(fā)器件技術(shù)，如優(yōu)化電極的設(shè)計，來控制開關(guān)期間導(dǎo)通電阻的上升；以及設(shè)計電源單元電路布局來支持基于GaN的器件的高速開關(guān)。這些技術(shù)開發(fā)結(jié)果使富士通半導(dǎo)體在使用GaN功率器件的功率因數(shù)校正電路中成功實現(xiàn)了高于傳統(tǒng)硅器件性能的轉(zhuǎn)換效率。富士通半導(dǎo)體還設(shè)計了一種具有上述功率因數(shù)校正電路的服務(wù)器電源單元樣品，并成功實現(xiàn)了2.5kW的輸出功率。

將該項技術(shù)的開發(fā)成功也意味著富士通半導(dǎo)體鋪平了其GaN功率器件用于高壓、大電流應(yīng)用的道路。

富士通半導(dǎo)體最近在其會津若松工廠建成了一條6英寸晶圓大規(guī)模生產(chǎn)線，并將在2013年下半年開始GaN功率器件的滿負荷生產(chǎn)。今后，通過提供針對客戶應(yīng)用而優(yōu)化的功率器件以及電路設(shè)計技術(shù)支持，富士通半導(dǎo)體將支持用途廣泛的低損耗、高集成的電源單元的開發(fā)。富士通半導(dǎo)體希望其GaN功率器件銷售收入在2015財年達到約100億日元。

圖2：富士通半導(dǎo)體的氮化鎵功率器件與傳統(tǒng)硅基功率器件的效率對比