成立于2014年的納微半導體，是一個比較年輕的公司，但它取得的成績是驚人的。以技術為基因的納微半導體，目前已拿到的專利數超過200件，還有100多件正在準備申請中。納微半導體深耕在氮化鎵領域20多年，創造性地將氮化鎵器件與驅動、控制和保護功能集成在一起，為移動設備、消費產品、企業、電動汽車和新能源市場提供充電更快、功率密度更高和節能效果更好的產品。2021年10月20日，納微半導體敲響了納斯達克的開市鐘，上市當日企業價值超過10億美元。

對于強化產品競爭力，納微半導體有自己的一套策略。它追求強強聯合，希望通過優勢互補，營造集成增勢的效果。例如，與世界級的晶圓代工廠臺積電聯合生產6寸的晶圓；采用全球前三名的封測廠Amkor Technology的產品，品質控制做到零故障；與全球高知名度廠商小米、OPPO、聯想、DELL等合作開發氮化鎵的材料方案。目前納微半導體已出貨3000萬顆以上氮化鎵功率芯片，現場零故障，擁有90%以上的良率，承諾產能，交貨期僅為12周。

氮化鎵有望取代硅成為行業新寵

隨著近些年氮化鎵通過自身的優化、產能的提升、成本的控制，慢慢地落地到消費類、工業類應用里，納微半導體迎來了快速發展。使用氮化鎵快速充電器的消費類產品逐漸增多，比如手機、游戲機、平板、平面電視等。消費者期望產品更小、更輕、更高功率，這恰好符合氮化鎵可以提升充電器的功率，讓電池體積變小，適應多口充電的特性。根據IDC PC Tracker, USB-C research, Yole Research和納微半導體的估算，未來將會有超過25億美元的氮化鎵芯片投資機會。

此外，數據中心、太陽能發電站，以及電動汽車也是納微半導體比較關注的領域。推廣氮化鎵是實現碳排放、碳中和非常重要的手段。據估算，每出貨一個氮化鎵功率芯片，生產制造過程相比硅芯片可以減少4公斤二氧化碳的排放。納微半導體銷售營運總監李銘釗指出，如果數據中心采用氮化鎵材料，那么一年可以節省19億美元左右的電費，這是非常巨大的。如果太陽能逆變器采用氮化鎵材料，那么它可以縮減微型逆變器的尺寸、重量和成本，使太陽能逆變器的成本降低25%以上，節省最多40%的能源，將推動清潔能源大幅發展。而如果電動汽車采用氮化鎵材料，那么電動車的普及將提前三年。它可以將汽車的充電速度提高3倍，使電力電子設備節能70%，延長5%的行駛里程，降低5%的電池成本。

GaNSense^TM助力GaNFast^TM氮化鎵功率芯片解決更復雜問題

2019年在中國上海成立的GaNFast^TM功率芯片設計中心，擁有世界級的氮化鎵功率芯片設計團隊和知識產權。這標志著納微半導體從氮化鎵功率芯片向氮化鎵功率專用芯片研究領域的邁進。

2021年11月14日，納微半導體宣布推出全球首款采用GaNSense^TM技術的智能GaNFast^TM氮化鎵功率芯片。GaNSense^TM技術集成了關鍵、實時、智能的傳感和保護電路，進一步提高了納微半導體在功率半導體行業領先的可靠性和穩健性，同時增加了納微半導體氮化鎵功率芯片技術的節能和快充優勢。

此前，市面上主流的氮化鎵功率芯片是納微半導體GaNFast^TM系列。GaNFast^TM系列就是把驅動控制和保護做在功率器件上面。而增加了GaNSense^TM技術的新GaNFast^TM系列，則是在原有基礎上又做了一些性能的提升，包括無損可編程的電流采樣，智能的待機，人體的ESD、過溫過流保護等更多保護功能的集成。

展開來說，新一代的智能GaNFast^TM氮化鎵功率芯片具備四個突出優勢。

其一，無損可編程的電流采樣，這是納微半導體正在申請專利的技術。把無損采樣代替原來采樣電阻功能，意味著在功率回路里面有功率器件和功率采樣電阻，有兩個產生損耗的元件在里面，現在變成無損采樣，完全把采樣電阻損耗節省下來，功率回路里面的通態損耗也會減半，意味著能效提升。此外，還有兩個衍生而來的好處：一是PCB布局的減少，因為原來采樣電阻通常會采用3mmX4mm封裝采樣電阻的形式存在，但通過內部集成，無損采樣的方案，PCB布局面積將會更小，排布形式也會更靈活、更簡單。二是熱耦合的問題，原來有兩個發熱元件在這個系統里面，現在把一個拿掉，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，彌補了原GaNFast^TM系列的諸多不足。現在很多能效標準都要求待機達到25mW或30mW以內。納微半導體在原GaNFast^TM系列上已經實現了超低待機功耗，再加上GaNSense^TM技術，這項功能將更加完善。通過智能檢測PWM信號讓芯片進入待機模式，使整個待機電流從原來的接近1mA降到接近100μA，整個待機功耗大幅下降。納微半導體也對待機喚醒做了優化，當第一次出現脈沖時，30ns之內就可進入正常工作模式。

其三，過流保護。過流保護是基于采樣信號，內部設定一個過流的閾值，傳統的，包括GaNFast^TM系列，在外部還需要一個采樣電阻，采樣電阻采到的信號交由控制器判斷是否發生過流情況，控制器為了避免噪聲問題，有一個延遲300ns左右的問題，這是傳統控制器的反應時間。而在采用GaNSense^TM技術之后，電流采樣技術，在內部做信號處理，我們設定一個閾值，如果觸碰到這個閾值的反應時間遠遠小于100ns，那么節省的200ns就可以避免系統因短路、過功率等異常情況，造成變壓器的電流急劇上升的情況。

其四，過溫保護。過溫保護對于功率器件的保護非常重要，目前納微半導體的保護機理是設置一個區間。當采用GaN晶圓上的溫度超過設定的閾值160度之后，不管外部的PMW信號，芯片直接關掉，等芯片自然冷卻到低于100度時，再去參考PMW信號。當有信號的時候再繼續工作。如果這個異常的情況沒有解除，溫度還是往上升，那么碰到160度繼續關斷。這可以保證其精準控制節溫的范圍。

納微半導體高級研發總監徐迎春表示，GaNSense^TM提供無損采樣，智能待機，還提供了諸如OCP、OTP、短路保護等強大的保護功能。這些保護功能的目的是為了從系統設計的角度，提升氮化鎵芯片為整個系統帶來的高保障性。納微半導體所有的器件在出廠時都會做900V10ms耐壓測試，這樣可以使應用納微半導體的氮化鎵，即使在碰到雷擊測試等的時候，也具有高可靠性。

在談及GaNSense^TM的應用場景時，納微半導體高級應用總監黃秀成介紹說：“目前快充最火爆的是QR Flyback，可以代替掉原邊的主管和采樣電阻；其次是帶PFC功能，在90V輸出條件下，這兩個拓撲的效率至少可以提升0.5%；最后是AHB非對稱半橋，隨著PD3.1的發展，非對稱半橋拓撲一定會慢慢地火起來，這個拓撲里有兩個芯片，作為主控管可以用GaNSense^TM，因為需要采樣電流，上管作為同步管可以用GaNFast^TM系列代替。”

納微半導高級應用總監黃秀成還透露說：“截止我們發布這個產品的時候，已經有一些客戶在使用GaNSense^TM，并且實現了量產。小米氮化鎵充電套裝使用的目前業界最小的120W氮化鎵解決方案，里面是PFC加上QR的系統框架，使用兩顆NV6134 GaNSense^TM系列產品，相比于傳統的硅的方案，GaNSense^TM解決方案比硅方案提升了1.5%的效率。還有聯想YOGA 65W雙C，也是采用NV6134的解決方案。”

作為納微半導體第三代氮化鎵功率芯片，針對現代電源轉換拓撲結構進行了優化，包括高頻準諧振反激式（HFQR）、有源鉗位反激式（ACF）和PFC升壓，這些都是移動和消費市場內流行的提供最快、最高效和最小的充電器和適配器的技術方法。目前采用 GaNSense^TM技術的新一代納微半導體 GaNFast^TM氮化鎵功率芯片有十個型號，他們都集成了氮化鎵功率器件、氮化鎵驅動、控制和保護的核心技術，額定電壓為650V/800V，具有2kV ESD保護，RDS(ON)范圍為120mΩ至450mΩ，采用5 x 6 mm或6 x 8 mm PQFN封裝。新一代GaNFast^TM氮化鎵功率芯片已開始批量生產，可立即供貨。

采用GaNSense^TM技術的新一代智能GaNFast^TM氮化鎵功率芯片，作為納微半導體新一代產品，標志著氮化鎵功率芯片世界新時代的開啟。而隨著行業大規模商用，用電能驅動代替化石燃料和對高效的可持續能源的需求不斷增長，這將進一步刺激氮化鎵成為電子領域的下一個殺手級材料。納微半導體將不斷發揮技術優勢，繼續引領全球氮化鎵功率芯片的設計和應用的新潮流。