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[科技] 由电源领域的需求推动,到2023年GaN电源市场年复合增长率为55%

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冰封的圣域 发表于 2019-3-3 13:23:36 | 打印 上一主题 下一主题
 
由电源领域的需求推动,到2023年GaN电源市场的复合年增长率为55%,如果GaN被消费类电子产品的无线充电技术中所采用,则其的复合年增长率为93%;

Yole表示,智能手机制造商Apple(苹果公司)可能在考虑使用GaN技术;

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GaN电源器件


长期以来,工业公司一直致力于开发基于氮化镓(GaN)的解决方案(主要通过R&D 研究机构和实验室)以期在某个时刻能够被采用。但从那以后,情境发生了变化。市场研究公司YoleDéveloppement在其最新的年度报告“Power GaN:外延,器件,应用和技术趋势(Power GaN: Epitaxy, Devices, Applications and Tech- nology Trends)”中发现了许多从事电力电子和化合物半导体公司(包括英飞凌科技和意法半导体等领先企业)的公司在启动一些重大的开发发展项目。一些公司已经在其产品组合中引入了GaN器件技术,但大多数情况并非如此。

那么GaN技术的现状又如何呢?

从理论的角度来看,GaN提供了超越传统硅MOSFET的出色技术优势:该技术非常吸引人,并且更多的参与者正在进入。此外,降低价格可能使GaN器件成为现有硅基电源开关晶体管的良好竞争对手。

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用于电力电子应用的GaN:具有两种情况的市场演变


“尽管如此,GaN的技术全景还不清楚:每个制造商都提供其在器件die设计和封装集成方面的解决方案,“Yole公司System Plus Consulting半导体器件部门负责人Elena Barbarini博士说。 “这带来了激烈的竞争,这将加速技术创新方面的整合和更好的性能表现。”

尽管现有的GaN电源市场与328亿美元的硅电源市场相比仍然微不足道,但GaN器件正在渗透到不同的应用中。

功率GaN市场中最大的部分仍然是电源应用,即手机的快速充电。今年,Navitas Semiconductor Inc和Exagan推出了带集成GaN解决方案的45W快速充电电源适配器。此外,光检测和测距(LiDAR)应用是高端解决方案,可充分利用GaN功率器件中的高频开关特性。

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电动汽车/混合动力汽车


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电动汽车/混合动力汽车中的电源模块


此外,在EV / HEV(电动汽车/混合动力汽车)市场中,GaN解决方案的地位如何,主要是碳化硅(SiC)技术取代主逆变器中的硅IGBT?根据Yole的“Power SiC”报告,2023年SiC市场将增至4.5亿美元。

“各种应用市场中市场增长的积累 - 尤其是电力市场在这种情况下最为重要 - 这证实了我们的第一个应用场景,”技术与市场分析师Ana Villamor博士评论道。

在这种“基本情况”情景下,预计2017年至2023年间,GaN市场将以55%的复合年增长率(CAGR)上升。

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电源GaN行业概述2018


然而,Yole的Power&Wireless团队进一步调查,认为可能有一个杀手级应用导致GaN功率器件市场爆炸。事实上,一些业内人士证实,智能手机制造商Apple(苹果公司)可能会考虑将GaN技术用于其无线充电解决方案。 “苹果或其他智能手机巨头对GaN的潜在采用将彻底改变市场的动态,最终为GaN功率器件行业提供生机,”Yole's Power的一部分和无线团队的技术与市场分析师Ezgi Dogmus PhD表示。 “我们想象一下,在像苹果这样的公司采用氮化镓(GaN)之后,许多其他公司将继续关注氮化镓(GaN)的商业电子市场。”

什么是GaN技术的附加价值?各种参与者,如高效电力转换公司(EPC)和Transphorm公司,已经获得汽车认证,为GaN的潜在升级应用做准备。此外,宝马i Ventures对GaN系统公司的投资清楚地证明了汽车行业对EV / HEV技术的GaN解决方案的兴趣,Yole评论到。

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GaN电源器件的应用


由于领先的消费者制造商采用GaN进行无线充电,Yole的第二个“Bull Case(牛市)”情景更为激​​进。在此背景下,GaN电源市场的复合年增长率为93%从2017年成长至2023年的4.23亿美元。

GaN的供应链

自第一批商用功率GaN器件发布以来已经过去了8年,电力行业越来越熟悉正在积极推广GaN技术的初创企业的名称。根据Yole的说法,毫无疑问,纯粹的GaN启动玩家的名单越来越长:高效电源(EPC),GaN系统(GaN System),Transphorm,Navitas等等。这些初创公司中的大多数都选择了代工模式,主要使用TSMC,Episil或X-Fab作为他们的首选合作伙伴。同时,如果市场起飞,其他代工厂可能会提供这项服务。这种代工模式为fabless或fab-lite初创公司提供了升级的可能性,如果市场突然起飞,行情将会迅速上涨。

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GaN在手机充电市场中的应用


与这些初创公司一起,具有截然不同的公司(包括英飞凌,安森美半导体,意法半导体,松下和德州仪器等工业巨头)在同一领域展开竞争。特别是,2018年的一些发展引起了人们的注意:

●英飞凌宣布将于2018年底开始批量生产CoolGaN 400V和600V E-mode HEMT产品;

●意法半导体和CEA Leti宣布合作开发Leti 200mm研发线上的GaN-on-Si技术(用于二极管和晶体管),并期望在2019年验证工程样品。同时,意法半导体将创建一个完全合格的生产线(包括GaN-on-Si异质外延)将于2020年在法国图尔的前端晶圆厂投产。

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GasN芯片的研发


Yole表示,这些集成设备制造商(IDM)将利用其垂直整合结构,为市场带来具有成本竞争力的产品。

一种经济有效的解决方案?

如果设计合理,将GaN解决方案集成到最终的电子产品中可以提高系统效率,而相应的无源元件将更小,因为系统可以在更高的频率下工作。然而,在向市场推出新技术时,成本是一个关键考虑因素,而且这目前还不是GaN的优势之一。 GaN的主要竞争对手是硅MOSFET,它已在市场上销售多年,并提供极具竞争力的成本,具有高平均效率,卓越的品质和卓越的可靠性。目前,只有一家公司EPC声称与其低压晶圆级封装产品的价格水平与硅MOSFET相同。然而,当添加标准封装并增加电压时,GaN产品的成本将高于硅替代品 - 并且更高的成本通常被认为是其被市场所采用的主要障碍。

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功率GaN行业 - 整合路线图


许多参与者已经开始构建集成系统,以便在系统级别上具有成本竞争力。

这不仅发生在耗尽模式(D模式)解决方案中,而且还发生在增强模式(E模式)集成解决方案中,这些解决方案似乎很有吸引力。

最终用户作为易于使用的产品。 Yole还发现包含硅的系统级封装解决方案(即德州仪器和Exagan的产品)以及集成解决方案,其中驱动器,ESD保护和其他功能是单片集成的(即

Navitas的电源IC产品)。

(完)


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