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收購/新品發布 英飛凌強力布局SiC/GaN市場

因應節能減碳風潮,寬能隙半導體如氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)等需求逐漸上揚,商機也跟著加速成長。為搶占市場先機,電源晶片供應商英飛凌(Infineon)近日動作頻頻,不僅收購位於德國德勒斯登的新創公司Siltectra,獲得其創新冷切割技術(Cold Split)以處理SiC晶圓外,也於2018年德國慕尼黑電子展宣布旗下GaN全新解決方案「CoolGaN 600V增強型HEMT與GaN EiceDRIVER閘極驅動IC」進入量產。 英飛凌執行長Reinhard Ploss表示,收購Siltectra將有利於擴展該公司旗下的SiC產品組合,Cold Split技術有助於我們以更多的SiC晶圓量產SiC產品,進一步擴展在再生能源,以及推動SiC在電動車傳動系統的使用率。 據悉,Siltectra成立於2010年,相較於一般切割技術,此新創公司開發的分割結晶材料技術對於材料的耗損極低;而此技術也能應用於半導體材料SiC,SiC的需求預計將在未來幾年內迅速成長。 目前SiC產品已應用於效率極高的小型太陽能變頻器,未來SiC在電動車領域的重要性也將日益提高,而英飛凌已準備好將Cold Split技術運用於SiC產品,該技術將有助於確保SiC產品的供應,特別是長期而言;且Cold Split技術可望再往進一步應用,例如晶棒分裂或用於碳化矽以外的材料。 至於在GaN方面,英飛凌近日則於2018年德國慕尼黑電子展上推出全新解決方案「CoolGaN 600 V增強型HEMT和GaN EiceDRIVER IC」,並宣布新品進入量產。新產品具備更高功率密度,可實現更加小巧、輕型的設計,從而降低系統總成本、運營成本以及減少資本支出。 總而言之,在購併新創公司Siltectra後,英飛凌將可透過Cold Split技術有效提升SiC的產能,同時在全新GaN解決方案的推出之後,該公司也成為市場上可提供矽(Si)、SiC和GaN全系列功率產品的電源晶片供應商,市場競爭優勢將有望顯著提升。
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GaN助力無線充電 磁共振充電功率/距離再提升

氮化鎵(GaN)功率元件具備高開關速度、切換損失等性能優勢,持續為電力電子應用打開更多可能性。其中,基於氮化鎵技術的磁共振(Magnetic Resonance, MR)無線充電,將能使得50W以上無線充電功能更快實現, 交通大學電機工程學系系主任陳科宏表示,由於氮化鎵功率元件能夠達到非常快的開關速度,因此也能近一步縮小零組件尺寸與整體體積。氮化鎵材料在中功率至高功率的電源相關應用上皆有很好的效果,在未來10年,氮化鎵功率元件的興起將改變消費者的電子產品使用行為,也將影響相關供應鏈的廠商生態。 陳科宏表示,若無線充電功率要提升至50W以上,基於GaN的磁共振便是目前最佳的解決方案。由AirFuel主導的磁共振無線充電技術,相對於磁感應技術能夠提供更高功率電力,並且能夠同時為多台設備供電。儘管目前依然少見導入磁共振無線充電技術的商用產品,然而該技術依然持續有所進展。 基於GaN的共振式無線充電傳輸系統發射端能夠一次發出70W電力,已能夠滿足筆記型電腦的充電需求;而手機大約能夠接收10W~15W電力,因此,最遠傳輸距離可達30公分,若在5公分距離之內則可以達到快速充電標準。 陳科宏進一步說明,未來基於GaN的共振式無線充電傳輸系統也將持續提升充電效率、拉長充電距離,並擴充應用範圍;更將持續以提升方便性與縮小元件體積為主要演進方向。另一方面,GaN功率元件不只能使用在共振式無線充電設備,隨著氮化鎵的應用研究增加,成本也正在逐漸壓低,預計在2020年就能看到大量產品開始使用氮化鎵材料。  
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功率密度要求持續提升 TI 推GaN新品實現千瓦應用

隨著科技演進,無論是在消費電子、工業自動化或是雲端運算帶來的伺服器,各個領域都在追求更高的功率密度,以達到逐漸提升的電力要求。目前,功率元件以MOSFET為主流,但已有廠商陸續推出氮化鎵(GaN)材料元件,以做到更高的切換頻率與晶片尺寸。德州儀器(TI)日前推出的GaN FET產品系列,更能滿足高達10kW應用。 德州儀器類比IC應用經理蕭進皇表示,GaN元件能操作的切換頻率相對於MOSFET更高,在提升切換頻率後,包含電容等整體晶片體積都將縮小;相比之下,GaN元件設計重量只有MOSFET元件的六分之一。如此一來,不但能達成節省能源、降低成本,在晶片體積縮小之後,亦能提升能放置其他元件的空間。 為因應此趨勢,德州儀器日前推出推出新型600V GaN、50mΩ和70mΩ功率級產品組合,能支援高達10 kW應用。與應用於AC / DC電源供應器、機器人、可再生能源、電網基礎設施、通訊和個人電子的場效應電晶體(FETs)相比,該產品系列能協助工程師打造更小、更高效且更高性能的設計。蕭進皇進一步說明,目前MOSFET元件皆需要在外掛驅動控制,然而該產品將驅動控制納入同一個封裝之中,如此一來便能降低電子電路設計難度,縮短設計者的開發時間。 在未來,持續提升功率密度將是電源設計的主流趨勢。另一方面,將主動和被動零組件整合於電力系統之中,也能更可靠地實限縮小尺寸的目標。GaN元件能夠用應用在個人消費電子、工業馬達驅動、電網基礎設施等不同功率等級的應用之中,功率應用範圍從瓦橫跨到千瓦等級。 德州儀器的GaN FET產品系列擁有整合獨特的功能與保護特性,不僅簡化設計,同時實現更高的系統可靠度與最佳化高壓電源供應的性能,進一步為傳統串接(Cascade)和獨立(Stand-Alone)的GaN FET提供了智慧替代解決方案。透過整合的<100ns電流限制和過熱偵測 (Overtemperature Detection) 功能,此裝置可防止意外的直通事件 (Shoot-Through)與熱失控 (Thermal Runaway)發生,且系統介面訊號提供了自我監測的能力。 然而,由於GaN元件相對成本依然較高,因此蕭進皇進一步指出,在短時間內該公司的GaN相關產品會以滿足高效能的需求為主要目標市場;低成本的設計就不是最適合GaN元件的應用範疇。  
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Exagan進駐台灣 GaN電源晶片產業再添新面孔

氮化鎵(GaN)材料正在電源應用領域掀起革命,許多電源元件的老將新秀都已紛紛投入。來自法國的艾斯剛(Exagan)也宣布將在台灣設立其第一個海外據點,加速開拓亞洲市場。 艾斯剛執行長Frederic Dupont表示,亞洲是電源轉換跟電源供應器相關產品的研發、製造大本營,設立亞洲據點,對公司的發展非常關鍵。藉由在台設立銷售與應用中心,艾斯剛能更密切地與本地的客戶合作。 艾斯剛創立於2014年,背後有研究機構CEA-Leti與半導體材料公司Soitec的支持。該公司擁有自行開發的矽上氮化鎵(GaN on Silicon)製程技術,可以在標準的8吋晶圓廠製造。目前該公司除了提供以GaN為基礎的G-FET開關元件外,也已經開發出整合了驅動器和開關的G-Drive元件。主要的應用市場為電源供應器、馬達驅動、太陽能與車用電子。 艾斯剛亞洲業務總經理Ralf Kilguss表示,與其他IC設計公司相比,該公司最大的優勢在於擁有自己的製程技術,因此不像其他IC設計公司,只能依照晶圓廠提供的製程Library來進行晶片設計。這使得該公司的設計團隊得以開發出更差異化的產品,且有更多資源來解決設計上所遇到的問題,不會受到晶圓代工廠的限制。 目前艾斯剛主要的晶圓代工夥伴為X-Fab,品管跟測試則與TUV Nord Group合作。該公司的G-FET與G-Drive元件均已進入客戶送樣階段,預計在2019年開始量產。
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瞄準GaN商機 ST攜手Leti開發矽基氮化鎵功率轉換技術

布局氮化鎵(GaN)市場,意法半導體(ST)近期宣布和CEA Tech旗下之研究所Leti宣布合作研發矽基氮化鎵功率切換元件製造技術,以滿足高效能、高功率的應用需求,例如電動汽車車載充電器、無線充電和伺服器等。雙方將利用IRT奈米電子技術研究所的框架計劃,製程技術將會從Leti的200mm研發線移轉到ST的200mm晶圓試產線,預計2020年前投入運營。 如何提高能源使用效率,已是產業界共通的發展課題,而氮化鎵具備更高的開關速度、更低的切換損失等特性,能有效提升高功率電源系統能源效率。因此,許多電源相關晶片業者紛紛將未來產品重心放在GaN的應用導入之上;有鑒於矽基氮化鎵技術對電源產品應用的吸引力,Leti和ST正在評估高密度電源模組所需的先進封裝技術。 意法半導體汽車與離散元件產品部總裁Marco Monti表示,在認識寬能隙功率半導體價值後,該公司與CEA-Leti開始攜手研發矽基氮化鎵功率元件的製造和封裝技術,希望透過雙方合作,打造更完整的GaN和SiC產品組合。 Leti執行長Emmanuel Sabonnadiere則指出,該公司團隊利用其200mm通用平台全力支援ST矽基氮化鎵功率產品的策略規劃,並完成準備將該技術移轉到ST圖爾工廠的專用生產線。 本合作計畫之重點是在200mm晶圓上開發和驗證製造先進矽基氮化鎵架構的功率二極體和電晶體。ST和Leti利用IRT奈米電子研究所的框架計劃,在Leti的200mm研發線上開發製程技術,預計在2019年完成可供驗證的工程樣品。同時,ST還將建立一條高品質生產線,包括GaN/Si異質磊晶製程,並計劃2020年前在法國圖爾前段製程晶圓廠進行首次生產。 為搶攻GaN市場,ST近期可說是動作頻頻。除了和Leti合作研發先進矽基氮化鎵功率二極體和電晶體架構外,不久前也宣布與MACOM合作開發射頻矽基氮化鎵技術。射頻矽基氮化鎵採用與矽基功率氮化鎵不同的技術,其應用優勢也不同。例如,功率矽基氮化鎵技術適合在200mm晶圓上製造,而射頻矽基氮化鎵目前更適合在150mm晶圓上製造;但無論哪種方式,由於低切換損失特性,GaN皆適用於更高工作頻率的產品應用。
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SiC/GaN電源模組封裝材料2023年產業規模達19億美元

碳化矽(SiC)和氮化鎵(GaN)正在推動新的電源封裝解決方案發展,市場研究組織Yole Développement表示,SiC技術逐步成為滿足工業要求的重要解決方案,市場估計2017年至2023年的複合年成長率(CAGR)達到29%。電源模組封裝材料產業在2017~2023年的CAGR為8.2%,產業規模將從12億美元成長到19億美元。 除半導體產業外,EV/HEV產業對高功率密度和機電整合的需求也以專用封裝解決方案推動了許多電力電子創新。在不斷創新的過程中,有兩個主要技術趨勢,用於混合動力汽車的超模壓雙側冷卻模組和用於電動車的帶有針翅式底板的單側冷卻模組。 事實上,2017年是IGBT功率模組市場令人印象深刻的一年,2018年又更上一層樓,上半年成長超過20%。主要原因是EV/HEV產業的推動,特別是在中國。因此,整個電源模組市場預計在2023年將超過55億美元。  
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