第三代半導(dǎo)體材料GaN(氮化鎵)將成為市場發(fā)展新動力

時(shí)間:2017-12-19

來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:根據(jù)Yole Développement(以下簡稱YD)公司近期發(fā)布的《功率GaN:外延、器件、應(yīng)用及技術(shù)趨勢-2017版》報(bào)告,2016年,全球功率GaN市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了1400萬美元。相對于總規(guī)模達(dá)到驚人的300億美元的硅功率半導(dǎo)體市場,功率GaN市場還顯得很微不足道。

根據(jù)YoleDéveloppement(以下簡稱YD)公司近期發(fā)布的《功率GaN:外延、器件、應(yīng)用及技術(shù)趨勢-2017版》報(bào)告,2016年,全球功率GaN市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了1400萬美元。相對于總規(guī)模達(dá)到驚人的300億美元的硅功率半導(dǎo)體市場,功率GaN市場還顯得很微不足道。不過,功率GaN技術(shù)憑借其高性能和高頻解決方案適用性,短期內(nèi)預(yù)計(jì)將展現(xiàn)巨大的市場潛力。

功率GaN技術(shù)憑借其高速轉(zhuǎn)換性能,由高壓驅(qū)動電池和DC-AC工廠自備輔助電源的充電,以及DC-DCbuck向12V和未來48V電池的轉(zhuǎn)變所帶來的未來市場,都為GaN帶來了無線可能。Transphorm公司等市場主要廠商已經(jīng)獲得了汽車應(yīng)用產(chǎn)品認(rèn)證,這將使EV/HEV(電動汽車/混合動力汽車)領(lǐng)域的GaN應(yīng)用最終獲得放量。

Transphorm公司是一家全球化的半導(dǎo)體公司,為高壓功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用開發(fā)了完整認(rèn)證的650VGaN功率器件。據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道,近日Transphorm公司剛剛獲得了Yaskawa公司(安川電機(jī))的1500萬美元投資。在此背景下,Yole和Transphorm公司技術(shù)營銷副總裁PhilipZuk先生取得了對話,共同探討了Transphorm公司近期的新動向和未來前景,以及全球GaN產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。

從產(chǎn)品到應(yīng)用 GaN(氮化鎵)將成為功率半導(dǎo)體市場發(fā)展新動力

2016~2022年按應(yīng)用細(xì)分的GaN功率器件市場

(引自:《功率GaN:外延、器件、應(yīng)用及技術(shù)趨勢-2017版》)

YD:請您介紹一下Transphorm的歷史及主要產(chǎn)品。

PhilipZuk(以下簡稱PZ):Transphorm公司的創(chuàng)始人PrimitParish和UmeshMishra早年創(chuàng)辦并成功運(yùn)營了一家名為Nitres的GaNLED公司,在Nitres被Cree(科銳)收購后,2007年,兩人便聯(lián)合創(chuàng)辦了Transphorm公司。十年來,Transphorm公司一直專注于將高壓(HV)GaNFET(場效應(yīng)晶體管)推向市場。致力于為電力電子市場(數(shù)據(jù)中心服務(wù)器、PV轉(zhuǎn)換器、感應(yīng)/伺服電機(jī)、工業(yè)及汽車等商業(yè)供電市場)設(shè)計(jì)、制造和銷售業(yè)內(nèi)頂級品質(zhì)和可靠性的GaN技術(shù)產(chǎn)品。2013年,Transphorm公司推出了業(yè)內(nèi)唯一經(jīng)過JEDEC認(rèn)證的GaN器件。2017年3月,我們又繼續(xù)引領(lǐng)產(chǎn)業(yè),推出了市場上僅有的一款經(jīng)過AEC-Q101認(rèn)證的650V車用GaN器件。

從產(chǎn)品到應(yīng)用 GaN(氮化鎵)將成為功率半導(dǎo)體市場發(fā)展新動力

Transphorm公司經(jīng)AEC-Q101認(rèn)證的FET器件TPH3205WSBQA

Transphorm公司的獨(dú)特優(yōu)勢包括:

-業(yè)內(nèi)唯一能夠供應(yīng)經(jīng)JEDEC和AEC-Q101認(rèn)證的技術(shù)和產(chǎn)品;

-擁有業(yè)內(nèi)規(guī)模最大的GaN技術(shù)專利組合;

-最豐富的器件/封裝解決方案供應(yīng)能力;

-終端客戶產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)的GaN供應(yīng)商之一;

-擁有較完整的外延(EPI)、設(shè)計(jì)和器件制造工藝價(jià)值鏈:這為Transphorm公司提供了多種抓手,使其GaN平臺的品質(zhì)、可靠性及性能得到最大化。

YD:您能跟我們分享一下Transphorm公司近期在GaN技術(shù)領(lǐng)域的最新突破嗎?Transphorm公司是否會制造并認(rèn)證1200V的GaN器件?

PZ:我們正在努力推出我們的第三代常閉GaNFET技術(shù)。該技術(shù)的閾值將提高到4.0V,提高了其抗噪能力和器件性能,無需負(fù)柵極驅(qū)動,并且相比上代產(chǎn)品降低了整體成本。新一代GaN技術(shù)可提供傳統(tǒng)的通孔封裝(through-holepackages,TO-XXX),以及表面貼裝分立封裝(SMD)。

與此同時(shí),Transphorm正在基于我們常閉共源共柵GaNFET——金屬絕緣高電子遷移晶體管(MetalInsulatedHighElectronMobileTransistor)D-Mode器件,開發(fā)一種E-Mode技術(shù)。這種GaN器件的結(jié)構(gòu)有別于目前市場上其它供應(yīng)商的E-Mode器件。

YD:Transphorm公司相對GaN產(chǎn)業(yè)的其它廠商,優(yōu)勢有哪些?

PZ:我們的優(yōu)勢很多,如上所述,我們擁有覆蓋完整價(jià)值鏈的垂直整合業(yè)務(wù)模式,包括EPI、設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用支持,使我們能夠在產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新,從而帶來更高的產(chǎn)品品質(zhì)和可靠性。

我們也創(chuàng)造了很多業(yè)內(nèi)首創(chuàng)且唯一的里程碑。Transphorm公司設(shè)計(jì)并制造了業(yè)內(nèi)唯一獲JEDEC認(rèn)證的GaN產(chǎn)品,并有公開數(shù)據(jù)支持的產(chǎn)品壽命和可靠性(HTOL、HVOS、HTDC)。我們還設(shè)計(jì)并制造了唯一獲得AEC-Q101認(rèn)證的GaN平臺,能夠滿足汽車產(chǎn)業(yè)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

我們的GaN技術(shù)能夠提供市場上最高的電壓閾值(4.0V)和最高的抗噪性能。

相比競爭產(chǎn)品,我們提供的標(biāo)準(zhǔn)易用型TO-xxx封裝產(chǎn)品,在功率輸出方面提高了40%。我們還針對高側(cè)和低側(cè)位置,分別提供漏極和源極SMD器件。

最后,Transphorm公司的GaN已經(jīng)在大規(guī)模生產(chǎn)中應(yīng)用,有些產(chǎn)品已經(jīng)公開發(fā)布(服務(wù)器、伺服電機(jī)、電源功率級、GaN設(shè)計(jì)模組等)。

YD:您感覺汽車市場是否已經(jīng)準(zhǔn)備好采用GaN技術(shù)了?您認(rèn)為什么市場是推動GaN應(yīng)用的主要驅(qū)動力?

PZ:我不太確定。目前,幾乎所有的市場我們都有了早期采用者,但是還有更多的“跟隨者”仍在觀望,等待合適的時(shí)機(jī)迅速切入。而這個(gè)合適的時(shí)機(jī),考量的因素是多方面的,主要包括:

-質(zhì)量和可靠性

-多供應(yīng)商機(jī)制所帶來的機(jī)遇

-對技術(shù)的認(rèn)知(已準(zhǔn)備就緒)

-采用GaN技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)(硬件和固件開發(fā))

-GaN技術(shù)研究的技術(shù)資源

-相對現(xiàn)有技術(shù),對GaN技術(shù)優(yōu)勢的了解

-從“系統(tǒng)成本”而非部件成本,了解GaN技術(shù)

GaN是一種源自RF(射頻)和LED領(lǐng)域的橫向器件,因此,它對于功率電子工程師來說是一種新事物。教育和培訓(xùn)是應(yīng)用的關(guān)鍵,這也是我們?yōu)槭裁匆恢痹诖蛟煸O(shè)計(jì)資源庫,并和客戶緊密合作以支持它們設(shè)計(jì)開發(fā)的原因。我們還開發(fā)并制造了評估套件,并將推出多款參考設(shè)計(jì),以幫助設(shè)計(jì)人員更從容地采用GaN技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。

談到市場驅(qū)動力,我認(rèn)為或?qū)⑹?00V或以上的某種商用供電市場。

Transphorm公司開發(fā)的TotemPolePFC(4kW)評估套件

YD:如今,大代工廠正在涉足GaN市場。您如何評價(jià)功率電子產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)IDM模式和Fabless模式?

PZ:就GaN技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)品上市要求的資本消耗率、資源規(guī)模而言,這兩種模式都各具優(yōu)勢。Fabless模式的短板是需要采用其它廠商的標(biāo)準(zhǔn)工藝,或?qū)砗芏嗦闊?。這或?qū)?dǎo)致GaN器件供應(yīng)商在性能、質(zhì)量或可靠性方面進(jìn)行一定的妥協(xié)。

我們也知道所有FET技術(shù)的“秘方”主要在EPI。因此,圍繞EPI的控制和專利不僅對于開發(fā)單個(gè)平臺很關(guān)鍵,對于長期的技術(shù)發(fā)展也至關(guān)重要。

就目前市場上的E-Mode技術(shù)而言,在產(chǎn)品層面還沒有任何換代級別的提升或改變。掌握工藝、EPI和設(shè)計(jì),不僅可以使供應(yīng)商長期地對技術(shù)進(jìn)行微調(diào),還可以提高或降低供應(yīng)電壓。這是針對現(xiàn)有解決方案,打造突破性技術(shù)的真正最有效的方法。

我們已經(jīng)選擇了一家代工廠合作伙伴,這條工藝線上的工程師是我們Transphorm公司自己的員工。這使我們在控制質(zhì)量的同時(shí),還能獲得第一手經(jīng)驗(yàn),幫助我們開發(fā)新一代產(chǎn)品時(shí),在制造層面優(yōu)化技術(shù)。

YD:Transphorm未來5年的前景如何?將會有哪些重要的發(fā)展?

PZ:Transphorm的前景令人興奮!如果我把我們計(jì)劃的未來都劇透光了,還有什么驚喜可言?盡請期待,Transphorm在不遠(yuǎn)的將來會帶來更多激動人心的產(chǎn)品?!?/p>

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