收购Transphorm显成效，瑞萨在大功率GaN领域独领风骚

在2024年收购Transphorm之前，瑞萨电子在GaN（氮化镓）领域的布局采用的是“轻资产合作”模式，主要通过合作和外围技术整合参与，而非自主生产GaN功率器件。

而收购Transphorm标志着其GaN策略转向“垂直整合”，这一动作不仅可以直接获得Transphorm的高压、高频率、高功率GaN技术，补足瑞萨在电动汽车电驱系统的短板，还能整合Transphorm的EPC专利，减少对第三方GaN供应商的依赖。

如今，Transphorm已经纳入瑞萨电子大家庭一年有余，双方的技术融合与战略协同已初见成效。

就在本月初，瑞萨电子就推出了基于SuperGaN技术的三款650V GaN MOSFET--TP65H030G4PRS、TP65H030G4PWS和TP65H030G4PQS，主要应用市场涵盖AI 数据中心和服务器电源（包括新型800V高压直流架构）电动汽车充电、不间断电源电池备份设备、电池储能和太阳能逆变器等千瓦级设计场景。

瑞萨电子将该系列产品定义为Gen IV Plus产品，由于采用了Transphorm首创的耗尽型(d-mode)常关断架构，在功率损耗和热效率方面拥有卓越的表现。

全球大功率GaN赛道唯一玩家

市场上主流的GaN产品，如适配器、快充、小功率电源等，功率大都在30-200W之间，采用的都是增强型（e-mode）常开架构，但这种架构在大功率应用上面存在很大的弊端。

比如，V_GS（栅源电压）一般只有1V左右，最大也就5-6V，对于高压应用场景不适用；由于e-mode GaN需要将栅极与源极进行隔离，所以在两个极之间引入了p-GaN，在高功率场景中，会导致动态导通电阻R_Ds(on)变化太快，从而影响使用可靠性；如果采用TO247、TO220等有引线的封装，当开关速度较快时，e-mode GaN会产生误导通问题。

而以上提到的这些问题，在d-mode GaN是不存在的，因为其结构中不存在p-GaN，V_GS和普通MOSFET一样（4V开通，最大电压为20V）。此外，在功率相同的系统方案中，以2000W为例，e-mode GaN的使用数量比d-mode GaN要多一倍，所以整体功耗也会至少多一倍。

与此同时，在e-mode GaN用作二极管的应用中，比如马达驱动中的GaN MOS就有一半时间是用来充当蓄能二极管用的，这种情况下如果采用e-mode GaN就会产生很大的反向导通压降，从而增加系统功耗。

那么，为什么d-mode GaN有这么多优势，却只有瑞萨电子能提供相应的大功率产品呢？对此，Kenny Yim, Senior Director of GaN/Power at Renesas表示：“这是因为d-mode GaN最关键的技术就是用硅基MOSFET来控制d-mode GaN的技术，这是瑞萨电子（Transphorm）的专利，未来20年也只有瑞萨电子能提供这样的专利。”

事实上，早在2012年，Transphorm的GaN产品就已经在服务器和OBC等大功率场景中获得批量应用，在纳入到瑞萨电子后，除了在模块和系统控制方案整合方面的进展外，其车规级GaN产品也已经通过AEC-Q101认证。

“Gen IV Plus GaN” vs “Gen IV GaN”，有何不同？

与Gen IV GaN平台相比，Gen IV Plus GaN平台有何优势呢？瑞萨电子的GaN侧的产品产品策略又是怎样的呢？

对此，Kenny Yim表示：“本次推出的三款产品TP65H030G4PRS、TP65H030G4PWS和TP65H030G4PQS的Rds(on)为30mΩ，主要是用来替代Gen IV平台中R_Ds(on)为35 mΩ的产品的，而这些产品主要面向服务器电源、储能、双向储能、UPS等大宗商品市场，在竞争激烈的环境下，瑞萨可先一步抢占市场。”

“至于与上一代产品比，这一代产品的优势可以从技术层面来回答。首先新一代产品的裸片比上一代小14%，基于此实现了30 mΩ的R_Ds(on)指标，较上一代产品降低14%，同时R_Ds(on)与输出电容的乘积，即性能指标（FOM）提升了20%。如何解读这些参数？更小的裸片尺寸有助于降低系统成本，减少输出电容及热阻，进而提升效率和功率密度。这些优势使Gen IV Plus的产品成为对成本敏感且对散热要求较高应用的理想选择，特别是在需要高性能、高效率和紧凑体积的场景中。” Kenny Yim补充道。

瑞萨电子GaN的下一步

关于瑞萨电子GaN的下一步计划，Kenny Yim透露：“公司很快就会推出R_Ds(on)为22mΩ的d-mode GaN，目标市场是6.6-7.5kW的AI服务器。而对于小功率市场，公司也不会放弃，也将推出相应的e-mode GaN产品。”

从整体市场策略上来看，瑞萨电子GaN产品的定位是在1200V以下的市场，在1200V-2500V市场仍将主推SiC产品。

值得一提的是，Kenny Yim认为，当前SiC产品仍然采用的是钻石加工的衬底，价格很难降到GaN硅基衬底的水位，同时，由于d-mode GaN不存在体二极管，所以在全桥或者半桥应用上效率可达99%，而SiC在无桥PFC应用上目前最高只能做到98.5-98.6%，表现不如d-mode GaN，所以未来，d-mode GaN或可在1200V以下的应用中完全取代SiC。