經(jīng)過(guò)了多年的探索和研究之后，氮化鎵（GaN）等寬禁帶材料終于進(jìn)入了大爆發(fā)前的最后沖刺階段。面對(duì)這個(gè)十億美元級(jí)別的市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)外廠商正在摩拳擦掌，紛紛推出新品，以求在這個(gè)市場(chǎng)與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手一決高下。全球功率半導(dǎo)體供應(yīng)商英飛凌也在近日宣布了他們?cè)贕aN方面的最新進(jìn)展。

未來(lái)幾年GaN市場(chǎng)的營(yíng)收預(yù)測(cè)

按照英飛凌大中華區(qū)副總裁電源管理及多元化市場(chǎng)事業(yè)部負(fù)責(zé)人潘大偉的說(shuō)法，他們推出的GaN增強(qiáng)模式高電子遷移率晶體管（ E-HEMT ）產(chǎn)品系列CoolGaN?非常適合高壓下運(yùn)行更高頻率的開關(guān)，可以將整個(gè)系統(tǒng)的成本降低，可以做到更輕薄設(shè)計(jì)、功率密度擴(kuò)展，使轉(zhuǎn)換效率大大地提高。而一貫以來(lái)在電源產(chǎn)品方面的積累是英飛凌在GaN市場(chǎng)繼續(xù)開拓的有力支柱。

英飛凌大中華區(qū)副總裁電源管理及多元化市場(chǎng)事業(yè)部負(fù)責(zé)人潘大偉

潘大偉表示，作為英飛凌四大業(yè)務(wù)之一的電源管理及多元化市場(chǎng)（簡(jiǎn)稱PMM）是公司第二大的營(yíng)收來(lái)源，這部分2017年的營(yíng)收了公司當(dāng)年總收入31%，僅次于汽車電子業(yè)務(wù)。具體下來(lái)，PMM的產(chǎn)品專注于三大領(lǐng)域，分別是射頻、電源和傳感器，其中電源產(chǎn)品的營(yíng)收占比高達(dá)75%。這幫助他們的功率半導(dǎo)體業(yè)務(wù)走上了全球領(lǐng)先的位置。

以分立式功率MOSFET為例，英飛凌2017年在占了市場(chǎng)整體份額的26.3%，遙遙領(lǐng)先于第二名。

英飛凌PMM業(yè)務(wù)的市場(chǎng)表現(xiàn)

在硅市場(chǎng)取得出色成績(jī)的英飛凌正在加快他們?cè)趯捊麕?a target="_blank">半導(dǎo)體市場(chǎng)的步伐。從潘大偉的極少中我們得知，英飛凌是市場(chǎng)上唯一一家能提供涵蓋硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等材料的全系列功率產(chǎn)品的公司。

英飛凌是唯一一家掌握所有高壓電源技術(shù)的企業(yè)

作為寬禁帶半導(dǎo)體材料（WBG）的代表，氮化鎵擁有平面型的結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)硅材料的垂直型的結(jié)構(gòu)有木箱的不同；同時(shí)，硅的帶隙是1.1電子伏特，氮化鎵是3.4電子伏特，這就使得氮化鎵GaN能夠讓器件在更高的電壓、頻率和溫度下運(yùn)行。這種材料的器件在上世紀(jì)60年代就被應(yīng)用于LED產(chǎn)品中。直到最近才被電源類產(chǎn)品市場(chǎng)慢慢開始接受。

英飛凌科技奧地利股份有限公司電源管理與多元化事業(yè)部資深市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理鄧巍

英飛凌科技奧地利股份有限公司電源管理與多元化事業(yè)部資深市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理鄧巍告訴記者：“氮化鎵主要定位成高功率、高電壓的一些應(yīng)用 ，比如從600V一直到3.3kv是氮化硅類比較合適應(yīng)用的一些應(yīng)用場(chǎng)景。氮化鎵定位中央的低壓產(chǎn)品，大概是100-600V左右。氮化鎵的產(chǎn)品還有一個(gè)特性是能夠在高頻下無(wú)損耗地進(jìn)行開關(guān)，比如說(shuō)在特定地為氮化鎵所采用的高頻下的應(yīng)用。”

英飛凌對(duì)不同材料器件的定位

最近推出的-600V CoolGaN 技術(shù)和Eice DRIVER 驅(qū)動(dòng)芯片則是英飛凌針對(duì)GaN市場(chǎng)推出的新產(chǎn)品。

英飛凌氮化鎵的優(yōu)勢(shì)

在問到英飛凌氮化鎵產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)時(shí)，鄧巍表示，這首先體現(xiàn)在其GaN制造商擁有完整的價(jià)值鏈。英飛凌擁有自主的研發(fā)能力，能夠覆蓋從前端到后端的自主研發(fā)，能夠把整個(gè)氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈在自己的工廠里面完成?！拔覀冇凶约旱腎P、研發(fā)、生產(chǎn)基地，和深入的投入，我們的目標(biāo)是短期和遠(yuǎn)期的穩(wěn)定性，這是對(duì)于一個(gè)全新的產(chǎn)品非常重要”，潘大偉強(qiáng)調(diào)。

英飛凌CoolGaN制造的價(jià)值鏈

其次，深厚的技術(shù)積累。

一方面，英飛凌擁有獨(dú)一無(wú)二的常閉式概念解決方案，是獲得最長(zhǎng)使用壽命的理想之選；

鄧巍告訴記者，P型氮化鎵電阻柵，柵極電壓超出正向電壓時(shí)空穴注入。作為第三代半導(dǎo)體器件，如果不在柵極做任何的電壓動(dòng)作的話，它中間有一個(gè)二維電子器的層，中間會(huì)有電子在中間流動(dòng)。作為一個(gè)常開型器件，很難被客戶所應(yīng)用和接受，因?yàn)榇蠹覠o(wú)論是在硅，還是其他器件上，已經(jīng)熟悉了常關(guān)型的理念。所以，英飛凌非常了解這個(gè)狀況，并在技術(shù)細(xì)節(jié)和工藝上做了一些改動(dòng)，在柵極加了P-，做出了一個(gè)市場(chǎng)比較容易理解的常關(guān)型器件。把P-引入之后，還能把表面的電子中和掉，這樣可以從技術(shù)的根本來(lái)解決棘手的動(dòng)態(tài)RDS(ON)問題，這也是為什么英飛凌可以在工藝領(lǐng)域領(lǐng)先的原因。這個(gè)結(jié)構(gòu)只有英飛凌和松下可以用。鄧巍強(qiáng)調(diào)。

英飛凌獨(dú)有的常閉式概念解決方案

另一方面，采用貼片式(SMD)封裝發(fā)揮GaN的最大效率。據(jù)介紹，貼片式封裝的最大優(yōu)勢(shì)在于進(jìn)深參數(shù)比較小，可以最大效率地發(fā)揮氮化鎵的功能。

“我們引入的都是SMD的封裝，區(qū)別在于熱性能不同，頂部散熱的話，它的熱性能更好，當(dāng)然它的體積更大。英飛凌可以根據(jù)不同的客戶、不同的需求提供不同的產(chǎn)品給他們，有的客戶要求散熱性能更好，有的客戶要求體積更小，我們分別提供不同封裝的產(chǎn)品。”鄧巍告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察的記者。

其次，英飛凌有豐富的解決方案。

現(xiàn)在市場(chǎng)上GaN方案主要分成三種方式，分別是：分立式+外部驅(qū)動(dòng)器；多片集成，開關(guān)和驅(qū)動(dòng)雖然是不同的襯底，但是封裝在同一個(gè)殼子里；單片集成，氮化鎵的開關(guān)、驅(qū)動(dòng)、其他器件作為同襯底的一個(gè)解決方案。

“現(xiàn)在市場(chǎng)上有不同的一些公司在著重不同的解決方案。關(guān)于成熟度來(lái)說(shuō)，分立式器件是現(xiàn)在目前最成熟的一種解決方案。但是漸漸地，氮化鎵可以在多片集成和單片集成中也體現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。而英飛凌的著重點(diǎn)是所有領(lǐng)域，因?yàn)橛w凌在氮化鎵領(lǐng)域有一個(gè)很大的企圖心，希望在所有領(lǐng)域都有所成長(zhǎng)和貢獻(xiàn)?！编囄⊙a(bǔ)充說(shuō)。

英飛凌提供的完整的GaN解決方案

這也是英飛凌在推出GaN器件的同時(shí)推出Eice DRIVER 驅(qū)動(dòng)芯片的原因。在鄧巍看來(lái)，并不是所有的客戶都有很好的研發(fā)能力來(lái)驅(qū)動(dòng)氮化鎵的產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)不好就代表它的優(yōu)勢(shì)不能最大化。因此英飛凌自主研發(fā)了氮化鎵的三款不同的驅(qū)動(dòng)器，提供最佳穩(wěn)健性。聯(lián)合氮化鎵的開關(guān)共同使用，能提供最好的效率和最小的研發(fā)投入。

在問到如定位硅、碳化硅和氮化鎵的市場(chǎng)的時(shí)候。鄧巍告訴半導(dǎo)體行業(yè)觀察的記者：“目前，硅是主流，氮化鎵和碳化硅是作為一種補(bǔ)充的方案， 在硅達(dá)不到的性能和指標(biāo)的情況下，氮化鎵和碳化硅開始發(fā)揮作用”，“這個(gè)材料有一個(gè)很大的特點(diǎn)，那就是高效能、高頻率，在那些硅不能滿足需求的應(yīng)用，氮化鎵可以去覆蓋。未來(lái)硅和GaN的市場(chǎng)會(huì)同時(shí)發(fā)展”，潘大偉補(bǔ)充說(shuō)。