氮化鎵材料

氮化鎵(GaN)作為一種寬帶隙化合物半導體材料，具有禁帶寬度大、擊穿電壓高、導熱系數(shù)高、開關(guān)頻率高、抗輻射能力強等優(yōu)點。 其中，高開關(guān)頻率意味著應用電路可以使用更小的無源器件; 高擊穿電壓意味著耐壓能力高于傳統(tǒng)硅材料，不會影響導通電阻性能，因此可以降低導通損耗。 在各種優(yōu)勢的支撐下，氮化鎵已經(jīng)成為更好支撐電子產(chǎn)品輕量化的關(guān)鍵材料，也是目前最有前途的材料。

我國氮化鎵產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化日趨完善。 國內(nèi)不少企業(yè)已經(jīng)具備氮化鎵晶圓制造能力。 隨著市場資本的不斷涌入，在國內(nèi)第三代半導體產(chǎn)業(yè)政策的推動下，氮化鎵的應用領(lǐng)域和市場規(guī)模正在迅速擴大。 以光電器件、功率器件和射頻器件為主的國內(nèi)氮化鎵市場，預計2026年市場規(guī)模將突破1000億元，年復合增長率達40.1%。

氮化鎵應用

5G通信基站是氮化鎵市場的主要驅(qū)動力之一。 氮化鎵射頻器件主要應用于無線通信領(lǐng)域，占比49%。 氮化鎵材料在耐高溫、高電壓和更高電流耐受性方面的優(yōu)勢使得射頻器件更適合5G基站。 隨著國內(nèi)5G基站覆蓋范圍的不斷擴大，對GaN射頻器件的需求將會更大。

隨著智能終端設(shè)備的不斷普及，設(shè)備的充電技術(shù)和電池性能已成為產(chǎn)品市場競爭的主要賣點。 業(yè)界一直在努力提高充電器的功率以縮短充電時間，并縮小電源適配器的尺寸以使其更加方便。 現(xiàn)代充電器本身就是“計算機”，可以根據(jù)連接的設(shè)備確定要傳輸?shù)?a href="http://www.www27dydycom.cn/tags/電流/" target="_blank">電流量，而氮化鎵使這個過程更快; 與硅充電器相比，GaN 可以快速確定要傳輸?shù)碾娏髁俊?流動，并在較長時間內(nèi)傳遞高功率; 硅充電器通常體積龐大，主要是因為它們會產(chǎn)生大量熱量，并且組件必須放置在一定距離處以便更快冷卻。 GaN 充電器的尺寸比硅充電器更小，并且可以長時間提供高電流而不會過熱。 由于上述特性，氮化鎵是充電器和移動電源的絕佳材料選擇。 智能移動設(shè)備的領(lǐng)導者蘋果公司也在積極向氮化鎵進軍。

目前，第三代半導體材料已開始在新能源汽車領(lǐng)域應用，Keep Tops 品牌目前和各大汽車品牌均陸續(xù)深入合作，已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)落地。 未來新能源汽車保有量還將持續(xù)增加。 鎵在車載充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器等領(lǐng)域具有巨大的潛在市場空間。

生態(tài)環(huán)境是人類生存的保障。 生活垃圾處理已成為世界性難題。 利用等離子氣化技術(shù)處理廢物既經(jīng)濟又環(huán)保。 氮化鎵材料可以幫助等離子體氣化技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

氮化鎵封裝技術(shù)

GaN晶片硬度強、涂層硬、材質(zhì)脆。 與硅晶圓相比，它們在封裝過程中對溫度和封裝應力更加敏感。 芯片裂紋和界面分層是封裝過程中最常見的問題。 同時，GaN產(chǎn)品的高壓特性、封裝設(shè)計過程中爬電距離的設(shè)計要求也與硅基IC存在顯著差異。

高性能、高可靠性、低成本是集成電路產(chǎn)品市場的核心競爭力。 Keep Tops采用框架式封裝作為GaN產(chǎn)品的突破點。 基于芯片材料的特點，在行業(yè)內(nèi)率先建立GaN產(chǎn)品封裝工藝標準。 建立了專門的氮化鎵產(chǎn)品導入流程，保證產(chǎn)品研發(fā)和導入的一次性通行證，幫助客戶快速發(fā)布新產(chǎn)品。 產(chǎn)業(yè)鏈上下游聯(lián)動積極探索框架設(shè)計結(jié)構(gòu)差異帶來的芯片性能提升，對框架結(jié)構(gòu)進行仿真驗證，對框架表面處理工藝進行對比驗證，從 設(shè)計方面，優(yōu)化材料成本。

封裝工藝是集成電路質(zhì)量的核心控制要素之一。Keep Tops根據(jù)氮化鎵芯片的材料特性，驗證封裝各環(huán)節(jié)的工藝方案和設(shè)備參數(shù)，控制產(chǎn)品研磨工藝的生產(chǎn)厚度、晶圓切割工藝的刀具規(guī)格和切割等措施 封裝材料的參數(shù)、CTE性能選擇、粘接層的涂覆厚度、粘接材料的烘烤時間和溫度是避免GaN產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題的核心。

芯片裂紋是氮化鎵產(chǎn)品封裝中最常見的失效現(xiàn)象。 如何快速、準確地識別和排除異常產(chǎn)品，是提高產(chǎn)品封測良率、保證產(chǎn)品正常使用的保證。 Keep Tops 氮化鎵率先制定氮化鎵產(chǎn)品裂紋、分層的檢驗標準，并投入SAM、AVI等高精度、自動化設(shè)備，確保異常產(chǎn)品不流通、不溢出。

審核編輯：湯梓紅