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SiC和GaN,會把硅功率器件趕出歷史舞臺?

qq876811522 ? 來源:半導(dǎo)體芯聞 ? 2023-01-11 14:23 ? 次閱讀
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GaN(氮化鎵)和SiC(碳化硅)功率晶體管作為電源管理領(lǐng)域目前備受推崇的新型創(chuàng)新技術(shù),但仍有挑戰(zhàn)需要克服,尤其是高成本和低可靠性。

在應(yīng)對氣候變化和近期能源危機(jī)等挑戰(zhàn)時,當(dāng)務(wù)之急是降低電子設(shè)備的功耗和發(fā)熱。

云計算、虛擬宇宙的大型數(shù)據(jù)中心以及新型智能手機(jī)等各種小型電子設(shè)備將繼續(xù)投資。SiC 和 GaN 都可以提供更小的尺寸和更低的熱/功耗,但它們成為標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)還需要一些時間。

在德國慕尼黑舉辦的歐洲最大的電子展electronica 2022上,美國EE Times的Maurizio Di Paolo Emilio先生主持了圓桌討論,功率半導(dǎo)體廠商高管討論當(dāng)前和未來的挑戰(zhàn)/圍繞 GaN/SiC 功率晶體管的機(jī)會。我們特別關(guān)注它的生產(chǎn)和流行。

雖然討論相當(dāng)強(qiáng)調(diào) GaN/SiC 功率晶體管的優(yōu)勢,但也明確表示硅 MOSFET 不會很快消失。盡管 GaN 晶體管的制造成本已經(jīng)達(dá)到與 MOSFET 相似或更低的水平,但要趕上產(chǎn)量還需要數(shù)十年的時間。

Navitas Semiconductor 企業(yè)營銷和 IR 副總裁 Stephen Oliver 表示:“第一次功率革命發(fā)生在雙極晶體管變成 MOSFET 時,我們現(xiàn)在正處于第二次革命的中間。”有了 GaN/SiC,硅即將消失,為了攻克集成化、高壓等前沿技術(shù),我們應(yīng)該朝著GaN/SiC的專攻方向發(fā)展?!闭f。

很明顯,這兩種化合物最終將取代硅 MOSFET 和雙極晶體管。問題是什么時候可以實現(xiàn),會產(chǎn)生什么樣的成本?

Efficient Power Conversion (EPC) 首席執(zhí)行官 Alex Lidow 表示,“目前的遺留應(yīng)用在未來 10 到 15 年或更長時間內(nèi)將繼續(xù)使用硅 MOSFET。MOSFET 將繼續(xù)增長。預(yù)計 GaN 功率晶體管的低迷不僅在速率上,也在茶涼增長上,但價格會像雙極型晶體管一樣繼續(xù)上漲,這是長期周期的一個方面?!八?MOSFET 更便宜?!?/p>

業(yè)界預(yù)計 GaN/SiC 組合功率晶體管將在 2030 年達(dá)到 MOSFET 的市場價值。

Infineon Technologies 高級負(fù)責(zé)人 Gerald Deboy 表示:“目前硅占整個市場的 95%。當(dāng)然 SiC/GaN 的增長速度非??臁N覀兪?SiC等各種技術(shù)都需要得到保障,以便走在設(shè)計的前沿,提供 GaN 和 GaN 之間的高度差異化,而硅填補(bǔ)了這些空白,至少在未來十年內(nèi)所有技術(shù)都將共存。如果你看看 SiC 的增長/GaN,GaN 的增長速度比 SiC 快得多,盡管 GaN 略微落后于 SiC。機(jī)會正在擴(kuò)大,”他說。

Wolfspeed 功率產(chǎn)品高級總監(jiān) Guy Moxey 表示:“到 2021 年,硅 MOSFET 分立模塊的功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)到 280 億美元,而 SiC 約為 20 億美元,GaN 約為 10 億美元?!钡?030年,預(yù)計還需要幾個設(shè)計周期,SiC市場規(guī)模將在200億美元左右,GaN市場規(guī)模將超過5-60億美元,有望達(dá)到各自的規(guī)模,“ 他說。

據(jù)小組成員稱,到 2023 年,對于某些低壓應(yīng)用,GaN 的價格將與 MOSFET 持平。在價格方面,例如,在 65W USB PD(電力輸送)充電的情況下,GaN 和硅系統(tǒng)預(yù)計在 2023 年上半年具有可比的系統(tǒng)價格。同時,它們的要小三分之一. 它更小更輕,為移動計算行業(yè)提供了強(qiáng)大的價值主張。

GaN 技術(shù)是低電壓應(yīng)用的理想選擇,但對于結(jié)合使用這兩種技術(shù)的汽車應(yīng)用,可靠性仍面臨挑戰(zhàn)。

Power Integrations 市場營銷和應(yīng)用工程副總裁 Doug Bailey 說:“GaN 面臨的主要問題是它的速度超快,需要放慢速度,需要限制寄生電感。我們正在采取一項戰(zhàn)略來集成 GaN 和 SiC。”

SiC 可以在更高的電壓下工作,但比硅更難制造。

因此,制造商正在投資數(shù)十億美元來提高產(chǎn)能以滿足需求。

ROHM Semiconductor Europe 汽車事業(yè)部和電源系統(tǒng)總監(jiān) Aly Mashaly 表示:“我們早就知道這需要時間,2016 年我們宣布了有史以來最大的投資。”硅芯片,以及我們自己的模塊制造工廠。”

對于小組成員來說,SiC 和 GaN 的前進(jìn)道路是清晰的,而且技術(shù)是可靠的。

但我們還需要數(shù)年時間才能提高產(chǎn)量、獲得更多設(shè)計勝利并達(dá)到電子行業(yè)具有競爭力所需的價格點。

審核編輯 :李倩

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原文標(biāo)題:SiC和GaN,會把硅功率器件趕出歷史舞臺?

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