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EPC 携手捷佳科技,开拓高档电源管理/无线充电市场

时间:2017-06-15 08:16来源:Compotech 作者:任苙萍 点击:
节能系统设计○之兼顾功率与频率
同样看好氮化镓 (GaN) 与AirFuel 的谐振式无线充电标准的还有宜普电源转换公司 (EPC) 及合作伙伴捷佳科技 (jjPlus),他们的合作结果以要求"附加价值"的高频率、高功率及高可靠电源管理/无线充电市场抢得先机。捷佳科技总经理舒中和描述,用传统硅半导体工艺所生产的高功率元器件非常成熟,供货商呈现寡占的状态。在中低频率的应用上,以成本低、效能相对稳定为其特色。但在进阶高速光通讯或高频无线通信时,此制成遭遇滞碍。因此,在高频但低功率的应用上 (如手机) 必需导入 III-V 族化合物半导体的工艺。
 

照片人物:捷佳科技总经理舒中和
 
"氮化镓"为高功率与高频组件的首选
"氮化镓"为 III-V 族半导体中应用在高功率与高频组件的首选。出身相关专业领域的舒中和认为,硅晶圆进入奈米工艺后,虽可藉由提升组件密度与操作频率让操作电压和功耗随之变小,适用于生产高效能集成电路,却很难提升高功率,因为高功率与高频率基本上是互相抵触的;但氮化镓受惠于其优异的物理特性,没有这种二择一的两难困境,可同时兼顾功率、频率与效能,是高频功率组件的首选。另同为 III-V 族元素、目前大量生产的砷化镓 (GaAs) 在高功率上有的缺陷,GaN 正好可弥补其不足,例如:氮化镓散热效果佳、可在更高电压与温度工作,功率密度表现更优,主要缺憾是成本偏高。
 
所幸,EPC 以"硅基"为晶圆底层的独门工艺技术可利用现有硅晶圆厂的设备生产,且能达成高良率和一致性,可望为 GaN 量产带来新契机。"EPC交货都维持一贯的高质量,不会因生产批次而异,这点十分难能可贵",舒中和相当肯定 EPC 的氮化镓专利技术。谈到无线充电,WPC的 Qi 标准由于成熟的工作原理及亲民价格,是无线充电个人装配的主流,但它有三大困难有待克服:1.收、发位置须精准摆放才能对接;2.有效传输距离较短;3.对金属材质敏感,异物会发热,因此目前对 >15W 的高功率充电应用需考虑甚多。
 
"Qi在手机和消费电子等大量商品的无线充电确有优势,但在一些基础设施则不然",舒中和提出另类观点。他举例说,高档餐厅不太会希望在高质感的餐桌上挖洞埋进Qi的充电设备。但捷佳科技采用 EPC 氮化镓组件开发的 AirFuel 充电产品,即使桌厚在6公分亦能正常工作。GaN+AirFuel面向的是特定利基市场,而"大量商品化"(commodity) 路线,与Qi标准并不会直接竞争,而能视作一种互补的技术。
 

图1:捷佳科技的桌下型充电器,即使桌面厚达 6 公分亦可正常运作
 
无线充电市场分道而行,高频操作的 AirFuel 亟需氮化镓技术加持
"Qi 与 AirFuel 两种规格我们都有做,差别在于:Qi 的目标市场不需用到氮化镓组件,但高频操作的 AirFuel 就需氮化镓的加持"。舒中和进一步指出,氮化镓技术早在二十年前、就已用在相阵雷达的军用产品,操作电压高且成本昂贵;EPC 的长处及价值在于:能将军品成功转向民用,并突破工艺、物理与应用的限制,使氮化镓组件大量生产并达到一致性供货。如此一来,便可为高端适配器 (adapter)、光达 (LiDAR) 和无线充电等等的应用提供有力的半导体制造支持,降低成本,居功厥伟。
 
戴尔电脑 (Dell) 新推出内建无线充电的高档笔记本电脑,开启高功率无线充电的应用。EPC 氮化镓器件在这个领域更形重要。因此在与 EPC 合作上,捷佳科技还与麻省理工学院 (MIT) 出身的专家们进行前端技术探勘以充份发挥 GaN 在因应各种挑战的应用,形成三足鼎立的紧密合作。捷佳目前以 20W 电源传送端 (PTU,即充电发射器) 为主力产品 (型号为WCT 301),可供两支快充手机或一台平板充电,是目前所知"唯一"获 AirFuel 官方认证能应用在 5 公分厚度的无线充电产品;因为得到协会认证,此产品能与所有 AirFuel 产品兼容。
 
待充物则以插拔设备 (Dongle) 呈现,发射端皆采用 EPC2014C 和 EPC2038 氮化镓场效应晶体管 (eGaN FET) 组件,转换效率可较传统元器件提高 5~10%。"试想一下,若每部设备都能提高10%的转换效率,节省下来的电力将很可观,对环保节能将有莫大贡献",舒中和点出氮化镓与节能设计的关系。他透露,当此无线充电市场尚在萌芽阶段,捷佳不会将自己定位在OEM / ODM代工厂商,而是从根本技术着手与源头创新技术合作伙伴共同耕耘;也不会将产品单纯当作"硬设备"销售。
 
其意在与系统集成服务合作伙伴针对大型餐旅机构连手部署 Total Solution 与共享经济的经营模式,由下而上构筑宜普公司的关键组件、捷佳的子系统,及终端应用生态系的完美布局。一如保全公司不会刻意侧重单一机台贩卖,而是放眼整体软、硬件服务价值层次。"当系统商积极寻求整合资源以彰显价值的过程中,电源管理将是其中很重要的一环",舒中和重申。他并预期,苹果 iPhone 8 若成功带起无线充电风潮,将对市场具示范及外扩作用;而捷佳科技不只已克服不同材质、高度、厚度的接口障碍,继桌下型 (under table) 无线充电发展有成后,更持续朝穿墙 (through wall) 的高难度技术迈进。
 

图2:捷佳科技的桌下型充电器不挑材质,木质或玻璃皆可穿透
(责任编辑:helen)
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