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照明：“新民生”和第三代半导体( 四 )


与此同时 ， 激光投影显示（LDT）也在迅速崛起 。基于DLP（Digital light processing）技术的激光显示中的关键部件包括DMD芯片（美国德州仪器全世界唯一供应商 ， MEMS技术的“皇冠”）、超短焦光学镜头、抗光屏和GaN基蓝光激光器 。GaN基蓝光激光器是激光显示的核心光源器件 ， 目前由欧司朗和日亚提供 ， 其中日亚的技术更有优势 。激光显示的主要优势在大屏 ， 我国海信的激光显示技术在国际上处于领先 ， 目前产品覆盖了75、80、88、100、120、150英寸 ， 在市场增长空间的65英寸以上布局逐步完善 。其他也有坚果、极米和明德之星等公司 。
液晶显示世代线最大已经发展到G10.5世代线 ， 目前75英寸及以下的面板均已经规模化生产 。更大尺寸液晶显示面板 ， 除了受限大尺寸玻璃基板的生产外（液晶显示核心“卡脖子”技术之一 ， 美国康宁、日本旭硝子少数供应商） ， 在生产、切割均需特殊设计和曝光工艺, 开发和生产难度大 。比如超大尺寸必须采用的复杂拼接曝光 ， 可能存在阵列拼接云纹、彩膜拼接云纹不良、超大尺寸驱动不足等风险 。海信目前也把激光电视下拉到75英寸 ， 雄心勃勃要在“核心尺寸段”规模市场撬开原属于液晶电视的领地空间 。激光电视和液晶显示的贴身肉搏战已经打响 。
GaN快充
前段小米发布65W GaN PD（Power Delivery）快充 ， 体积小巧、性能强大, 充满配备 4500 mAh 电池的小米 10 Pro 仅需 45 分钟, 掀起了业界甚至广大消费者对GaN器件关注的热潮 。同以往大家只知“LED”而不知道背后的“GaN”不同 ， GaN 这次终于走上前台 ， 成为真正的“网红”主角（虽然个人不太喜欢“网红”这个词） 。总的看 ， 相比SiC功率器件 ， GaN功率器件较低的耐压等级和输出功率使其在更注重耐压等级和输出功率的轨道交通、新能源汽车等工业电力电子系统上不具有优势 。但是在更注重速度的消费电子领域 ， 具有快速响应和较低电压定位特点的GaN HEMT功率器件和消费电子快充真是绝配！GaN 充电器更大的功率密度 ， 能够实现更快的充电速度；更高的能量转化效率 ， 所以具有更低的功耗并减少发热；显著高于传统快充中的开关频率可以实现体积更小 。
相比基于Super junction的 Infineon Coolmos ， 快充核心的GaN HEMT器件性能参数优势体现在：动态特性中栅极电荷降低约10倍到8.1nC ， 工作栅极电容降低约4倍到120pF ， 而反向特性中电荷降低约14倍到54nC ， 反向恢复时间降低7倍到20ns（极致课堂 ， 大连芯冠王荣华 ， 《从快充谈起氮化镓功率器件的应用》） 。据了解 ， 小米的这款充电器用的是纳微半导体（Navitas）的GaN Fast功率IC 。从Navitas的Power IC可知 ， 他们通过单驱动器与单开关管集成 ， 来降低驱动器和开关管之间以及开关结点之间的寄生电容 。
结电容小使开关速度快 ， 带来损耗低、效率高的优势 ， 但也使得在开关过程中器件对寄生参数更加敏感 。因为高的开关速度将产生高的 dv/dt 与 di/dt 。在相同的寄生电感下 ， 高的 di/dt 会产生更高的关断过电压、更大的开关振荡 ， 这会增加器件的开关损耗和 EMI （Electromagnetic interference）噪声 。而在相同的寄生电容下 ， 高的 dv/dt 则会产生更大的共模噪声 。同时高的 dv/dt 和 di/dt ， 将增大误导通的可能性 。
如何解决开关频率过高所产生的EMI问题一直是包括GaN HEMT和SiC MOSFET功率产品的一个关键 。特别对于消费电子产品 ， 对器件硬开关的考验更为强烈 （消费者不会考虑软开关 ， 消费电子需要随时开关机和充电） ， 这也对EMI和损耗控制提出更高的要求 。充电过程中的发热是损耗的直接体现 ， 这是消费者能直接感受体会到的 。电子发烧友发现GaN快充全程充电温度基本保持在38度以下 ， 在功率提升、体积大幅缩小的情况下综合平衡功率密度、体积和损耗做到这点确实殊为难得 。


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