随着“中国制造-2025”实施和新基建发展，各种电源装置迫切需要突破硅基技术在高耐压、高耐温、便携、小尺寸、高能效等方面的瓶颈，发展能耗低、体积小、重量轻、耐恶劣环境的新一代功率电子技术。
近日，2021功率半导体与车用LED技术创新应用论坛在上海举行。本届论坛由半导体产业网和励展博览集团共同主办，并得到第三代半导体产业技术创新战略联盟、国家半导体照明工程研发及产业联盟的指导。
会上，南京集芯光电技术研究院有限公司技术总监雷建明做了题为“氮化镓功率开关器件及其在超轻薄开关电源领域的应用研究”的主题报告，报告从器件、驱动、控制、拓扑电路等方面全方位提出解决方案，在实现超轻薄目标的基础上，进一步提升产品的效率和工作可靠性。
数据显示，2019年，开关电源年市场容量达1503亿元，年平均增长率>6.5%，市场容量庞大、稳定，前景广阔。高效率、超轻薄、高度集成化、数字化是未来电源领域发展大趋势。与“新基建” 接轨，适应未来标准。
GaN基电源最大的特点是将工作频率提高数十倍，然而，工作频率的提高会带来更为严峻的噪声处理问题。另一方面，GaN器件阈值电压低、抗噪声能力弱，且存在固有的物理缺陷。
GaN功率开关器件现状来看，存在着动态可靠性、器件现有技术水平、系统制约、国产化等问题。
从关键器件角度来看，开关器件互补，Si基MOSFET及小信号器件、GaN HEMT/SiC MOSFET器件、SiC二极管。三类各有用武之地，合理选择，能使性能和成本最优化。
定制GaN HEMT器件，优化反向导通特性，使反向损耗下降近60%，以10A为例，下降0.65W；
优化击穿特性，由传统280V提升到650V，抑制俘获效应。
定制GaN基模块，利用3D布局减小尺寸50%以上，减小寄生参数，如杂散电感由传统的数十nH减小至1nH左右。
变压器工艺创新来看，创新微加工变压器工艺使窗口利用率由传统的20%不到提升到大于60%（线间距可由200umm下降至20um左右），提升带宽至5MHz。
低频滤波电解电容小型化，采用多级分担的办法可能使电解电容尺寸下降一个档位。
从功率电路来看，自激电路采用GaN基开关器件可提升电源工作频率至1MHz，扩展功率等级至50W以上。
工频无桥整流电路，器件驱动同步取自市电输入，控制简易，无须芯片与第三方供电，EMI问题小，10A输入时损耗可由34W下降至12W。
矩阵变压器，减小单体承载功率，平衡单体的电压、电流和温度应力，降低高度30%以上。
