IT之家 في 10 أكتوبر/تشرين الأول (6)، أعلنت شركة Renesas Electronics اليوم عن إطلاق أول منتجاتها من أشباه موصلات قدرة غاليوم نيتريد منخفض الجهد. وتنتمي المنتجات المطروحة هذه المرة إلى سلسلة ترانزستورات قدرة GaN منفصلة من نوع 100V المحسّنة (E-mode)،وموجهة إلى تطبيقات مثل مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي والروبوتات البشرية وأتمتة المصانع ومحركات الصناعة。
ووفق IT之家، فإن المنتجات التي أطلقتها ريناس هذه المرة هي RTP100E005G1FL وRTP100E2P6G1FL وRTP100E1P8G1FL-DSC وRTP100E1P2G1FL-DSC، وتتمتع بأداء متميز في قيمة الجدارة (FOM) للتبديل الصلب والتبديل الناعم؛ فمقارنة بأجهزة GaN المماثلة،تنخفض FOM للتبديل الصلب بنسبة تصل إلى 35%，وتنخفض FOM للتبديل الناعم بنسبة تصل إلى 63%. كما تحافظ أجهزة GaN منخفضة الجهد على أحجام تغليف متوافقة مع أجهزة السيليكون، مما يسهّل إدخالها في التصاميم الحالية.
وفي الوقت نفسه، تحقق هذه السلسلة مقارنة بالتصاميم القائمة على السيليكون تحسناً في الكفاءة بنسبة 1% إلى 3%، وتزيل خسائر Qrr، وتخفض خسائر التبديل بنسبة كبيرة تتراوح بين 40% و70%. وتوفر تغليفات متعددة متوافقة مع معيار MOSFET، مما يمكّن العملاء من الانتقال السريع من تخطيطات MOSFET السيليكونية إلى حلول GaN دون الحاجة إلى إعادة تصميم كبيرة للوحة PCB.
للقراءة الموسعة
يُعد غاليوم نيتريد (GaN) مادة أشباه موصلات ذات فجوة طاقة واسعة، إذ تبلغ فجوة طاقته حوالي 3.4 إلكترون فولت، وهي أعلى بكثير من حوالي 1.12 إلكترون فولت للسيليكون، ومجال انهياره الحرج حوالي 10 أضعاف السيليكون. تعتمد أجهزة قدرة GaN على التوصيل عبر غاز الإلكترونات ثنائي الأبعاد (2DEG) المتكوّن عند واجهة الوصلة غير المتجانسة AlGaN / GaN بفعل تأثير الاستقطاب، فتحقق توصيلاً بمقاومة منخفضة دون الحاجة إلى التشويب، ولذلك تتميز بسرعات تبديل أسرع وشحنة بوابة وسعة خرج أقل؛ كما أن أجهزة GaN لا تمتلك ديود جسمي، ويعتمد التوصيل العكسي على فتح القناة، فيكون شحنة الاسترداد العكسي (Qrr) شبه معدومة.
وتنقسم أجهزة قدرة غاليوم نيتريد بشكل رئيسي إلى مسارين تقنيين: النوع المحسّن (E-mode) والنوع المستنزف (D-mode) بترتيب كاسكود (Cascode). يحقق GaN المحسّن جهد عتبة موجباً عبر تعديل غاز الإلكترونات ثنائي الأبعاد ببنية البوابة؛ أما GaN المستنزف فهو جهاز موصل دائماً بطبيعته، ويلزم تغليفه مع MOSFET سيليكوني منخفض الجهد لتكوين بنية كاسكود مقطوعة دائماً، ويتميز بجهد تحمّل أعلى للقيادة ومقاومة أقوى للتشويش. وكانت منتجات GaN السابقة لريناس تعتمد غالباً على تقنية SuperGaN المستنزفة من Transphorm التي استحوذت عليها، أما منتج 100V هذه المرة فهو أول أجهزتها المنفصلة من GaN المحسّن (E-mode).
قيمة الجدارة (FOM، Figure of Merit) المذكورة في المقال هي مقياس شائع لتقييم الأداء الشامل لأجهزة القدرة، وتتخذ غالباً شكل حاصل ضرب مقاومة التوصيل وشحنة البوابة (RDS (on)×Qg) وغيرها؛ ويعني انخفاض القيمة عادةً إمكانية دعم تردد تبديل أعلى عند الخسارة نفسها، أو خسارة أقل عند التردد نفسه. إذ تبلغ قيمة هذا المقياس لأجهزة MOSFET السيليكونية عادة حوالي 1000mΩ·nC، بينما لا تتجاوز في أجهزة GaN حوالي 50 إلى 100mΩ·nC.
أكملت Renesas Electronics في 20/6/2024 الاستحواذ على شركة Transphorm الأمريكية المصنعة لأشباه موصلات القدرة GaN، ودخلت بذلك مجال أجهزة القدرة GaN، وأطلقت في الوقت نفسه 15 تصميماً مرجعياً لمحافظ منتجات ناجحة قائمة على GaN. وفي 7/2025، أصدرت Renesas ترانزستورات GaN FET من الجيل الرابع المعزز (Gen IV Plus) بجهد 650V قائمة على منصة SuperGaN، وتستهدف تطبيقات بمستوى الكيلوواطات مثل مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي وإمدادات الطاقة للخوادم وشحن السيارات الكهربائية؛ أما منتج 100V منخفض الجهد هذه المرة فهي المرة الأولى التي توسّع فيها Renesas تقنية GaN إلى مجال الجهد المنخفض.