你可以想象有這樣一個世界，在這個世界中，你不需要建造這么多發電廠，來滿足不斷躥升的數字需求。在這個世界中，工業、企業計算、電信和可再生能源系統的運行速度大大加快，并且效率更高。

這樣一個世界也許很快就可以實現。

正是由于我們推出了LMG3410—一個用開創性的氮化鎵 (GaN) 技術搭建的高壓、集成驅動器解決方案，相對于傳統的、基于硅材料的技術，創新人員將能夠創造出更加小巧、效率更高、性能更佳的應用。

“氮化鎵就像一個超級增壓引擎，”我們的高壓新技術開發組總監Steve Tom說，“它使得系統運行更快，動力更加強勁，并且能夠處理更高的功率。它周圍的驅動器、封裝和其它組件能夠真正地提高任何系統的性能。”

它會影響到我們身邊的每一個人。你每次使用智能手機、網上下單、查看社交媒體，或者將照片上傳至在線賬戶時，你連接的是一個包含數千臺服務器的巨大數據中心。

這些服務器和數據中心的運轉耗電量很大。而對于電力的需求—也是對于電廠發電量的要求—也增長的越來越快，這是因為我們的生活與網絡互連的關系越來越緊密，并且對于高耗能數字器件的依賴程度也越來越高。

“由于我們對電子元器件的期待越來越高，隨著物聯網不斷增長，我們的設備都被連接在了一起，我們需要消耗更多的電能，”GaN開發團隊的系統和應用工程師Eric Faraci說，“更多的能耗意味著需要建造更多的大型電廠。但是，如果我們使用諸如氮化鎵的技術，我們可以將效率提高到一定的程度，這樣的話，我們也許就不再需要增加發電能力了。”

所以，我們可以想象一個更加綠色環保的生活。

“我們需要減少能耗，”Steve說，“我們無法一直滿足全世界范圍內不斷增長的用電需求。”

在TI，我們不斷工作，在憧憬著未來美好生活的同時，我們也努力盡早實現這些未來的技術。

感覺不到散熱

GaN是將鎵元素和氮元素這兩個元素組合在一起而創造出來的一款超快速的半導體材料。在很多年間，硅材料一直在底部支撐電子元器件的基礎構造塊。相對于硅材料，這個組合使得電子能夠更加自由的運動。

系統中的電路，從手機到高端工業用工具和服務器，它們的工作方式都是不斷接通和斷開數百萬個微型開關。開關每移動一次，它就會產生熱量。

這些發熱限制了系統的性能。比如說，當你筆記本電腦的電源變熱時，其原因在于流經電路開關內的電子會產生熱量，并且降低了它的效率。

由于氮化鎵是一款更好、效率更高的半導體材料，它的發熱量更低，所以設計人員能夠將更多的開關裝在更小的空間內。

在隔離式高壓工業、電信、企業計算機和可再生能源應用中，具有集成式驅動器的600V GaN功率級開關顯得特別重要。LMG3410的優勢包括：

將目前技術最先進的硅材料功率因數校正轉換器的功率密度加倍。

相對于分立式GaN解決方案，其功率損耗、電壓應力和電磁干擾更低。

實現全新技術。

“GaN是一個更好的器具，”Steve說，“如果你極大地提升了開關的密度，降低電阻率，并使它們移動的更快，它對散熱的需求就會降低，對于指定的大小，你就能夠獲得更佳的性能。它所實現的這些美妙功能突破了之前對于電子元器件處理能力的限制。”

完整的解決方案

GaN解決方案的推出將對高壓應用產生一個短期的影響。但是，隨著包含有GaN的系統設計變得越來越普遍，它的使用能夠擴展至高端音頻放大器、無人機、電動汽車、照明、計算、太陽能板、針對車輛的成像技術，并最終擴展至由墻上插座供電的所有低壓應用。

“不同類型的應用層出不窮，”Steve說，“我們以無人機為例。目前，無人機的應用領域主要是滿足人們業余愛好的需要，但是有了GaN后，我們也許能夠將它們用于更加商業化和工業化的應用。”

關鍵是電池的使用壽命，Steve說。目前，大多數無人機在再次充電、返航或電量耗盡前的飛行時間大約為20分鐘。

“由于其切換得更快，并且驅動頻率更高，GaN的其中一個優勢就是，你可以減少你的組件、磁性元件、電感器和電容器的體積和重量，”他說，“這將直接影響無人機的飛行時間。”

由于我們已經將GaN開關與一個驅動器封裝在一起，并且用一個能夠幫助應用充分利用其高級性能的完整生態系統對其提供支持，此類應用將運行得更加高效。此外，此器件包含針對溫度、短路和不同電壓條件的內置保護。

“我們從整個系統的角度來審視這個器件，”TI高級技術營銷經理Masoud Beheshti說，“我們使客戶能夠更加輕松地把這款器件設計到他們的系統當中。我們充分了解如何使這款器件與我們產品庫中的其它器件配合在一起，以提供一個完整的解決方案，這將幫助我們的用戶加快產品上市時間，更加快速且有效地解決他們的問題。”

減少阻礙

LMG3410是第一款包含TI GaN開關的集成電路。這些器件在硅材料兼容晶圓制造工廠內生產，并且用我們數十年工藝技術經驗提供品質保證。

“借助3百萬小時以上的可靠性測試，LMG3410使得電源設計人員有信心挖掘GaN的潛能，并且重新思考那些他們之前認為根本就不可行的電源架構和系統，”TI高壓電源解決方案副總裁Steve Lamhousse說，“在擴大TI生產能力和廣泛系統設計專業知識影響力方面，這個全新的功率級是在GaN市場上邁出的重要一步。”

這就減少了某些阻礙，從而使設計人員能夠將這款器件用于他們的應用，Steve Tom補充道。

“這也是我們希望控制生產制造的原因，”他說，“正因如此，我們在可靠性測試方面投入大量時間。基于這個原因，我們已經開發出了伴隨電路，幫助盡可能地提高器件性能。”

“GaN功能強大，而我們將幫助設計人員將他們的應用提高到一個全新的水平。”

其它資源：
? 查看TI的GaN解決方案產品庫。

? 閱讀我們全新的白皮書：“用一個集成驅動器優化GaN性能。”

? 通過閱讀博文“我們一起來實現氮化鎵的可靠運行”，進一步了解TI如何使GaN更加可靠。

? 加入TI E2E? 社區氮化鎵 (GaN) 解決方案論壇，尋找解決方案、獲得幫助、與同行工程師和TI專家們一起分享知識，解決難題。