功率氮化鎵:外延、器件、應用及技術趨勢-2018

首頁    功率氮化鎵:外延、器件、應用及技術趨勢-2018

據麥姆斯咨詢介紹,從理論角度來看,GaN與傳統的硅基MOSFET相比具有驚人的技術優勢。盡管與32.8億美元的硅基功率半導體市場相比,目前功率GaN市場仍然很小,但GaN器件有信心滲透到不同應用中:例如,激光雷達(LiDAR)則是充分利用功率GaN家族中高頻開關的高端解決方案。LiDAR和其他各種應用市場增長的累積正是GaN市場穩步增長的第一部“劇本”(基本案例場景)。


然而,這并不是唯一的可能。是否有其他可能引發功率GaN市場爆炸的殺手級應用呢?


事實上,一些廠商已證實蘋果公司對基于GaN技術的無線充電解決方案感興趣。毋庸置疑,蘋果或其他智能手機巨頭透露出看好GaN潛在應用的態度將徹底改變市場動向,并最終為功率GaN器件行業帶來生機。我們設想,如果蘋果等公司一旦采用功率GaN器件,眾多公司必將追隨。但事實是功率GaN最大的市場仍然來自電源應用,如手機快速充電。今年Navitas和Exagan已推出一款集成了GaN解決方案的45 W快速充電電源適配器。


在電動汽車(EV)市場中,哪些主要逆變器正在由SiC取代硅基IGBT?其中GaN扮演什么角色?許多廠商,如EPC(宜普電源轉換公司)和Transphorm已經通過了車規認證,正為功率GaN未來的爆發蓄勢。此外,BMW i Ventures(寶馬風險投資公司)對GaN Systems公司的投資清楚地表明了汽車行業對GaN解決方案用于電動汽車及混合動力汽車(EV/HEV)的濃厚興趣。


眾觀全局,Yole認為第二種“劇本”(下圖中用公牛圖案標注)引起的增長將更為積極,到2023年其市場規模將達到4.3億美元,復合年增長率(CAGR)高達87%。 

                                          640.webp-12


該報告體現了Yole對GaN在不同細分市場實現的理解,并給出了兩種可能的“劇本”。報告還對功率GaN分立器件和IC器件市場進行了全面的預測,以及對市場當前動態和未來演變的理解。


功率GaN供應鏈:初創企業與行業巨頭同場競技


自從首款商用GaN器件面世以來,已經過去了八年。功率器件行業的人們對積極推廣GaN技術的初創企業名稱也越來越熟悉。GaN初創公司的名單越來越長,已不足為奇:EPC(宜普電源轉換公司)、GaN System、Transphorm、Navitas等等都是其中的新秀。這些初創企業大多選擇代工廠制造模式,主要使用臺積電(TSMC)、Episil或X-FAB作為首選伙伴。同時,隨著GaN市場的興起,其他代工廠可能也會提供這種服務。如前一節所討論,如果市場突然爆發,代工模式為無晶圓廠(fabless)或輕晶圓廠(fab-lite)初創企業提供了迅速發展的可能性。


令人著迷的是,隨著這些GaN初創公司的出現,有著截然不同特征的公司與行業巨頭如英飛凌(Infineon)、安森美(On Semi)、意法半導體(STMicroelectronics)、松下(Panasonic)和德州儀器(Texas Instruments)在同一競技場展開競爭。2018年發生的幾件事情值得我們注意:


- 英飛凌宣布將于2018年底開始批量生產CoolGaN 400V和600V增強型HEMT。


- 意法半導體和CEA Leti宣布利用Leti的200mm研發線合作開發用于二極管和晶體管的硅上氮化鎵(GaN-on-Si)技術,有望在2019年完成工程樣品驗證。同時,意法半導體計劃在2020年前在法國圖爾市的前道晶圓廠建立一條完全滿足要求的生產線,包括GaN-on-Si異質外延生產線。


這些IDM廠商將利用其垂直整合方式為市場帶來具有成本競爭力的產品。


這份報告提供了功率GaN行業全局介紹,涵蓋了從外延、器件設計到器件工藝的產業鏈。此外,還講解了Yole對市場當前動態和未來發展的理解。

         


           640.webp-13 

GaN是具有成本效益的解決方案嗎?


在最終的電子產品中集成GaN解決方案是非常吸引人的想法:如果設計得當,將提高系統效率,系統可以在更高的頻率下工作,從而減小無源元件尺寸。這對于終端用戶來說優勢顯著……但這是真的嗎?


市場在引入新技術時,成本是需要考慮的關鍵因素之一,但目前成本不是GaN的優勢。GaN器件的主要競爭者是硅基MOSFET,后者已經上市多年,提供非常具有競爭力的成本,并且平均效率高、質量優良、可靠性極高。目前,只有EPC一家公司聲稱其低壓晶圓級封裝產品與硅基MOSFET價格相當。然而,當提高標準封裝和電壓要求時,GaN產品將比硅基產品成本更高,這成為GaN器件廣泛應用的主要障礙。


許多供應商已經開始采用集成系統以獲得系統級成本競爭力。不管是耗盡型解決方案,還是增強型集成解決方案,對于終端用戶來說這都是一種易于使用的產品。我們還發現系統級封裝解決方案包括德州儀器和Exagan的硅基產品、以Navitas為例的將驅動器、ESD保護和其他功能集成的單片集成解決方案。


該報告從成本角度討論未來幾年的器件技術和前景,不僅包括硅基和GaN產品,還包括無源和集成解決方案。

                        640.webp-14



2018年12月22日 09:03
?瀏覽量:0
?收藏
国产免费人成视频在线播放播