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浅谈5G时代下硅基氮化镓技术的崛起

发布时间:2019-09-24 访问次数:434次 来源:科钛网 分享:

导读:随着5G基础设施不断扩建,5G时代正在来临,人们也越来越关注硅基氮化镓相对于LDMOS和碳化硅基氮化镓的成本结构、制造和快速应对能力以及供应链的灵活性和固有可靠性。

作为新一代无线基础设施独一无二的出色半导体技术,硅基氮化镓有望以LDMOS成本结构实现优异的氮化镓性能,并且具备支持大规模需求的商业制造扩展能力。过去数十年,横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)技术在商业应用中的射频半导体市场领域起主导作用。如今,这种平衡发生了转变,硅基氮化镓(GaN-on-Si)技术成为接替传统LDMOS技术的首选技术。据法国YOLE咨询数据认为:硅基氮化镓市场临近爆发点,未来5年年复合增长率将达79%。它将在300多亿美元利润的现有功率半导体市场,以及诸多新兴应用上拥有优秀表现,市场需求广大。目前硅基氮化镓器件市场应用广泛,市场容量巨大且布局厂家非常之多。光在在应用方面,就有包括电源适配器、服务器电源、太阳能光伏、LiDAR激光雷达、新能源汽车等市场。在市场容量方面,数据同样让人激动,例如激光雷达,预计年出货量在100亿左右。太阳能光伏器件中的光伏逆变器,同样前景可观,预计到2050年,有一半的能源都将来自太阳能和风能。在新能源汽车领域,充电脏,车载充电器,无线充电方面也应用相当广泛。

    从技术方面讲,硅基氮化镓相较于传统硅材料有着不可比拟的优势,仅是功率特性就高出传统硅材料的910倍。它有着禁止宽度大、饱和电子漂移速度高、电子迁移率、击穿场强高的优势。在器件性能方面,氮化镓材料有着四大亮点:高温耐受好175°C->800°C,保证了对器件的散热要求低;开关速度快,能有效减小无源器件的体积;通态电阻低,最大限度降低能耗;高耐压特性,保证了高输出功率。在系统性能方面,硅基氮化镓材料小型且轻薄,运输相当便利。身材虽小,能量却不容忽视,效率高,功率大,这些优点都注定了氮化镓在功率器件产业链上的布局将相当广阔。


    目前氮化镓在在功率器件产业链方面完整清晰,从硅衬底到器件设计,再到外延生长和器件加工,经历驱动设计,最后是系统商集成。形成了垂直整合制造系统,上下游产业发展规模宏大,产业深耕空间价值大。形成的商业模式也相当成熟,在硅衬底领域有shinetsu,Globawafers等企业提供基础服务,轻晶圆代工和晶圆代工方面,也有国内外众多科技公司,在成熟的系统商集成方面,华为,oppo等是手机快充领域的佼佼者,电动汽车领域宁德时代,比亚迪表现优异。在5G基站和光伏逆变领域,也有华为等行业巨头的身影。

    展望未来,硅基氮化镓前途无限。光是从射频半导体行业来讲,硅基氮化镓成为射频半导体行业前沿技术之时正值商用无线基础设施发展的关键时刻。硅基氮化镓相比于LDMOS技术的性能优势已经过验证,其轰动性市场影响可能会远远超出手机连接领域,而将涉足运输、工业和娱乐应用等领域。并基于硅基氮化镓的射频技术有望取代旧式磁控管和火花塞技术,充分发挥烹饪、照明和汽车点火等商用固态射频能量应用的价值和潜力,我们相信硅基氮化镓将在不久的将来发生质的飞跃!


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