切換損耗創新

顯而易見地，若想實現最佳裝置性能與 FoM，就必須投資半導體技術。其中包含能改善現有技術的創新，或是開發具較佳性能的新材質，例如適合高電壓切換應用的氮化鎵 (GaN) 技術。

圖 7 將使用德州儀器 (TI) 不同電源處理技術的 3.3-V 至 1.8-V 降壓轉換器做比較。TPS54319 使用 TI 先前的電源製程節點，TPS62088 則採用 TI 最新電源製程節點與較低 RQ FoM。如效率曲線所示，相較於 TPS54319 在 2 MHz 下進行切換，TPS62088 可在 4 MHz 下切換，同時可維持幾乎相同的效率。此特性可將外部電感器尺寸降為一半。此外，由於 TI 新電源製程節點也可大幅降低 R_SP，因此整體封裝尺寸可從 4 mm² 縮減至 0.96 mm²。雖然從功率密度角度來看，此尺寸縮減非常具吸引力，但同時也在溫度上升方面帶來新挑戰，我們會在後面章節進行說明。

TPS54319 採用 TI 之前的電源製程節點，並在 2 MHz 下進行切換；TPS62088 則使用 TI 最新電源處理和經過改良的切換 FoM，並在 4 MHz 下切換。

GaN 的零反向復原、低輸出電荷與高電壓轉換率獨特組合，可實現免橋接功率因數修正等全新圖騰柱拓撲。此類拓撲可實現矽 MOSFET 無法達到的高效率與功率密度。圖 8 將 600 V 下的 TI GaN 技術和幾個業界最佳碳化矽 (SiC) 與超接面矽晶裝置進行比較。TI GaN 技術可提供顯著降低的損耗，從而實現更高的頻率。