GaN發展勢頭迅猛,將提前達到10億美元市場規模

雖然現在只是初期階段,但GaN卻為功率器件廠商及LED提供了非常大的可能性。在2009年以後,至少吸引了8800萬美元的資金(主要投向美國Transphorm公司)。使用GaN的器件能夠給消費類電子產品、照明器具及IT(信息通信)設備帶來諸多優點。其需求估計在2015年之前將達到3億美元,並且將比以前預想的時間更快達到10億美元規模。

在POL(point-of-load,負載點)器件、數據伺服器及高性能通信伺服器使用的50~250V高端電源領域,銷售GaN功率器件的美國國際整流器公司(International Rectifier,IR)和美國EPC公司的器件提供的效率之高,頗受客戶好評。在這一IT及消費類電子產品領域,估計今後數年內GaN器件的銷售額將持續佔據50%以上的比例。

可開闢其他需求的用途方面,額定峰值電壓估計在1200V左右。雖說GaN器件可在價格較低的硅基板上形成,但同樣可在高溫下工作的、具有高電子遷移率的SiC(碳化硅)這一競爭對手也不容忽視。雖然GaN的成本最多可比SiC低40%,但對於600V的GaN器件而言,在最初會帶來很大影響的太陽能逆變器市場上,必須要戰勝已普及的SiC。如果能戰勝SiC的話,600V的GaN器件便有望在太陽能發電逆變器市場上扮演重要角色,延續其在UPS(不間斷電源)及純電動汽車(EV)市場的發展氣勢。

Transphorm首先與製造微逆變器的美國Enphase Energy公司通過名為“US Department of Energy-backed program”的項目展開了合作。另外,Transphorm還是最受關注的GaN相關投資對象,2009年以後從風險基金獲得了共計6300萬美元的資金。

大廠商也紛紛涉足

外延晶圓廠商比利時EpiGaN公司(或德國AZZURRO Semiconductors公司)、無廠商器件廠商加拿大GaN Systems公司、IC和部件供應商(收購了美國Velox Semiconductors公司的)美國Power Integrations公司已開始與德國英飛凌(Infineon)、韓國LG電子、荷蘭恩智浦(NXP)、瑞士意法半導體(STMicroelectronics)、松下、古河電工、韓國三星電子(Samsung Electronics)等大廠商展開合作。

儘管這些企業在GaN功率器件的潛在能力方面擁有充分的自信,但同時也面臨著自己的產品如何被認可的課題,估計要花費大量時間才能使銷售額實現最大限度的增長。在實用化階段,只有少數器件能夠高價暢銷,但隨著大量生產,價格遲早會降至商用水平。同理,目前的價格遠遠高於數年後的硅基GaN外延晶圓也是如此。

生產成本可能會隨著現行150mm晶圓的技術改進,以及向200mm晶圓的過渡而下降。但最終完全取決於業務模式。國際整流器公司選擇完全整合的做法,而意法半導體及恩智浦恐怕不會自行生產外延晶圓,仍會像以前一樣購買外延晶圓,只使用自己的CMOS工藝來生產。

掌握器件構造關鍵的外延

GaN器件構造會因是否採用整合手段而有所差異。IR和EPC通過採用逆向工程,使用了在Si基板上層疊的1μ~1.5μm厚的GaN外延層,而EpiGaN和AZZURRO提出了供應5μ~7μm厚GaN層的方案,其中蘊藏著徹底改變器件製造方法以及擊穿電壓的可能性。現在,為GaN功率器件用途採購外延晶圓的主要企業為GaN Systems、Nitek,以及BeMiTec等無廠企業。這些企業目前規模還較小,因此外延晶圓廠商在這一市場上能否獲得成功還不得而知。

2013年市場將全面擴大

IR和EPC已在銷售GaN產品,在實用化上走在了最前面。不過,他們的產品尚未完全得到認可,銷售額還很低。EPC通過美國DigiKey公司的網店來銷售,銷量難以推斷,恐怕收益只有30萬美元左右。

2011年GaN器件普通市場的規模約為250萬美元。2012年估計至少會有兩家以上的大企業以及一家或兩家新進企業開始大量生產。Yole Développement預測2012年GaN器件的市場規模有望超過1300萬美元,但市場估計要等到2013年才會真正啟動,預計會有高達5000萬美元的市場需求。

勢頭迅猛的硅基GaN LED

硅基GaN技術正在走向普及,採用同樣構造的功率器件也會越來越多。與功率電子領域相比,LED領域已導入GaN技術,因此實用化所花費的時間會更短。

(來源:日經技術在線)

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