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        大地功率GaN产业链七大版块及代表厂商一览
        来源: 半导体行业观察 日期: 2019-4-22 浏览次数: 942

        在资源管理领域,随着应用对高压和高性能的要求逐步升级,GaN(氮化镓)越来越受到重视。副理论的刻度来看,GaN提供了超越传统硅MOSFET的艺术优势。尽管目前的直径GaN市场与32.8京瑞郎之硅电源管理市场相比显得微不足道,但GaN器件正在向各运用领域渗透,例如,LiDAR,这是高端应用,可从容运用功率GaN的高频开关特性。据Yole Développement展望,到2023年,功率GaN市场规模将达到4.23京瑞郎,复合年增长率(CAGR)为93%。


        现阶段来看,功率GaN最大的利用场景仍然是水源,如手机的高速充电。2018年,Navitas和Exagan店铺就生产了带集成GaN解决方案的45W迅速充电电源适配器。


        以苹果为代表的本能手机巨头们也对GaN的利用潜力高度关注,如果像苹果这样的营业所使用GaN,成千上万其他企业将会跟进,有效该市场具有巨大的前进空间。


        在机关汽车市场,GaN的介入厂商,如EPC和Transphorm,已经拥有汽车认证,正在为GaN的潜在提高做准备。


        功率GaN产业链


        自商用功率GaN器件首次发布以来,已仙逝8年,有越来越多之集团进入该产业链,如EPC、GaN Systems、Transphorm、Navitas等。该署初创企业中的大多数都选择代工模式,重大采取台积电(TSMC)、Episil或X-fab表现他们的首选合作伙伴,在此基础上,会有越来越多之代工厂提供这项服务。


        上半时,功率器件行业巨头,如英飞雨,安森美半导体,意法半导体,松下和徐州仪器等,也在过去的几年里,特别是2018年启动了新的GaN品种,引起了业界的广泛关心,例如:


        1、英飞凌于2018年根儿开始批量生产CoolGaN 400V和600V电子模式HEMT产品;


        2、意法半导体和CEA Leti通告合作开发基于200mm晶圆的二极管和晶体管GaN-on-Si艺术,并愿意在2019年验证工程样品。同时,意法半导体将创造一枝产线,用于生产GaN -on-Si异质外延等产品,名将于2020年在越南的前端晶圆厂投产。



        此处简单解释一下外延(Epitaxy,简称Epi)工艺,是指在单晶衬底上生长一层跟衬底具有相同晶格排列的单晶材料,外延层可以是同质外延层(Si/Si),也得以是异质外延层(SiGe/Si 或SiC/Si等)。贯彻外延生长有众多艺术,包括分子束外延(MBE),超高真空化学气相沉积(UHV/CVD),常压及减压外延(ATM & RP Epi)等。


        鉴于功率GaN属于新兴产业,全总产业链还处于发展初期,并不成熟,但基于原有的直径技术和资产功底,产业链也已经基本成型,相关企业也都在各自的天地磨刀霍霍,未雨绸缪迎接功率GaN市场之爆发。


        纵观整个功率GaN产业链,可以大致划分为晚会版块,每部分都有应该的销售商,离别是:硅衬底供应商,硅基GaN外延片供应商,功率GaN器件代工厂(外延+器件制造),器件设计+GaN外延制造,Fabless(器件和外延设计),纯代工厂,IDM。


        下我们就逐一介绍一下这七大版块中的代表企业。


        硅衬底供应商


        挪威世创(Siltronic)


        大地第四大硅晶圆厂商,支部位于墨西哥县城,该企业在约旦拥有150/200/300mm晶圆产线,在孟加拉国有一座200mm的晶圆厂,在新加波则拥有200mm和300mm产线。  


        墨西哥信越化学(Shin-Etsu)


        大地集成电路用硅片制造商巨头。信越化学工业株式会社作为一家原材料生产商,副50年前生产有机硅制造和行销以来,'信越有机硅' 在中外所进行的最高品质有机硅产品的研讨和生产作业取得了两全其美业绩。


        为了满足日益壮大的产品要求,'信越有机硅'在阿富汗、比利时、爱尔兰、神州台湾、芬兰、阿尔及利亚以及中国浙江和潮州建立了世界范围之生产和行销网络,以较低的本金向用户提供高效率的劳务。


        墨西哥胜高(Sumco)


        Sumco集团是世界第二大硅晶圆供应商,伊硅衬底产能会直接影响未来的GaN晶圆市场走势。


        SunEdison


        SunEdison前身是始创于1959年之美商休斯电子材料公司(MEMC Electronic Materials Inc.),是全世界光伏行业硅材料鼻祖之一,也是全世界最大洁净能源开发商,伊资金一下高达百亿瑞郎。


        2016年8月,保利协鑫能源控股有限公司宣告,与SunEdison签字协议,以约1.5京瑞郎购回后者及其附属企业SunEdison Products Singapore、MEMCPasadena、Solaicx的相关资产。


        蒙古合晶(Wafer Works)


        该晶圆厂通过垂直整合的单晶锭,抛光和Epi晶圆生产线,为用户提供各种晶圆解决方案。重大产品为半导体硅晶圆材料、太阳能电池用硅晶圆材料与LED资产用之明珠基板。


        硅基GaN外延片供应商


        NTT AT(墨西哥农业公司研究所)


        NTT-AT可提供高质量的GaN外延片,确保与IC证券商的宏图理念保持一致。另外,该企业通过精确控制外延生长条件,并根据NTT办公室继承的专有技术和多年积累的艺术保持稳定工艺,不断致力于减少漏电流和压缩塌陷。


        NTT-AT已经准备了相当研发高均匀性要求和生意产品稳定批量生产的晶圆生产系统。NTT-AT是IC证券商的搭档伙伴,可为用户提供GaN HEMT外延片。


        墨西哥DOWA


        是一家化合物半导体供应商,提供用于激光器与传感器的镓系列半导体材料、红光及红外发光二极管(LED)等产品,并在用于高功率半导体的氮化物半导体,以及用于杀菌设备的深紫外LED等发展动力较大的天地开发新的产品。


        IQE(Integrity, quality and expertise)


        是总部位于几内亚威尔士加的夫的半导体晶圆产品和经纪服务供应商。


        EpiGaN


        EpiGan建立于2010年,支部位于几内亚东部哈瑟尔特市,是全世界知名的电子产学研中心IMEC的衍生公司,获得顶尖的集体和有力的独立研制能力。该企业已经实现了8英寸硅基氮化镓磊晶圆工业量产,与主流的6英寸产线相比,伊生产工艺处于行业先进水平。


        EpiGaN的要害产品为硅基氮化镓(GaN-on-Si)和碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)外延片,大规模应用于5G报道、迅速农业电子、射频功率、探测器等世界。重大合作伙伴包括欧洲航天局、博世、英飞凌、IBM、艾默生、OMMIC等著名机构和企业。


        该企业是北约在2018年1一月启动的限期36个月的北约研究项目SERENA(硅基高效毫米波欧洲系统集成平台)的重大成员。


        功率GaN器件代工厂(外延+器件制造)


        EPISIL(汉磊先进投资控股公司)


        前身为汉磊科技企业,重大工作为功率半导体的晶圆代工。为了强化在功率半导体领域的布局,于2014年10月转型成立投资控股公司,同时将磊晶及晶圆代工两个事业部,独立为两师支行。


        汉磊投控及其子公司全力投入创新技术及制品的开支,GaN及SiC功率半导体元件的开支量产,即是该企业积极投入能源产业之关系。


        BRIDG


        获得8英寸晶圆制造能力,位于阿尔及利亚县城,注意于智能传感器,成像器,先进设施和2.5D / 3D芯片集成的进取技术之开支和制造。


        另外,FUJITSU(富士通)和台积电也提供功率GaN器件代工(外延+器件制造)劳务。


        器件设计+GaN外延制造


        Transphorm


        比利时Transphorm是一家设计、生产氮化镓功率转换器和模块的集团。


        该企业创始人Primit Parish和Umesh Mishra过去创立并成功运营了一家名为Nitres的GaN LED店铺,在Nitres把Cree(科锐)收购后,2007年,两口便联合创办了Transphorm。十年来,Transphorm一直专注于将高压GaN FET推开市场。入学为环保电子市场(数据中心服务器、PV转换器、影响/伺服电机、银行业及汽车等商业供电市场)规划、制造和行销GaN产品。


        2013年,Transphorm生产了当年正式唯一经过JEDEC认证的GaN器件。2017年3月,又推出了市场上仅有的一款经过AEC-Q101认证的650V车用GaN器件。


        Exagan


        在研讨单位CEA-Leti 与半导体材料公司Soitec 支持从,Exagan于2014 年创立,入学加速农业电子产业,副硅为基础的艺术转移至硅上氮化镓的艺术(GaN-on-silicon technology),以使电能转换器体积更小、更有效率。


        Exagan的氮化镓电源开关设计能在正式200mm 晶圆厂制造,透过强大的供应链提供高效能、高可靠度的产品。伊G-FETTM 与G-DRIVETM产品线可提供极高效能、极低耗损的原子能转换,大幅增长电能转换元件的采取效率,并能应用于如太阳能、银行业、面包车与通讯等多个世界。 


        Exagan 的200mm 氮化镓策略伙伴包含X-FAB Silicon Foundries和县级研究单位CEA-Leti,灵魂控管与面试则与TÜV NORD GROUP 合作。


        Exagan 的要害监控点在越南格勒诺布尔(Grenoble)与土鲁斯(Toulouse)。


        Fabless(器件和外延设计)


        GaN Systems


        GaN Systems可以设计更小,更低成本,更便捷的直径GaN器件。该企业通过改变晶体管性能,可帮助电力转换客户企业改变其行业规则,贯彻共赢。


        Navitas Semiconductor


        建立于2014年。


        如果高开关频率可以与高能效相结合,则农业系统可以在充电速度,功率密度和财力降低方面落实显着改善。Navitas穿越业界首款GaN功率IC的说明实现了这一革命,该功率IC可将开关速度增长100倍,同时节能40%或更多。该企业名称Navitas的滥觞是拉丁语的“水资源”。


        VisIC Technologies


        支部位于几内亚耐斯兹敖那,2010年由一批GaN艺术专家创立,意志开发和行销基于氮化镓的进取功率传唤产品。VisIC已经成功开发了基于氮化镓的大功率晶体管和模块。VisIC已经拥有了氮化镓技术之维护专利,现阶段还在报名其它专利。


        VisIC的突出专有技术是以氮化镓晶体管知识为基础,运用GaN模具设计高效和高级封装,制造性价比高、尺寸小、性能极佳的器件。


        伊ALL-Switch铺天盖地是系统除封装(SIP)开关。在包装内整合安全功能,导通电阻低,尤其是快速切换性能极佳、占空小。ALL-Switch产品非常实用于对高效率、高功率密度和低成本要求严格的利用。


        宜普电源转换企业(EPC)


        EPC是基于增强型氮化镓的直径管理器件供应商,是第一推出替代功率MOSFET器件的硅基增强型氮化镓(eGaN)场效应晶体管企业,伊目标应用包括直流-直流转换器、无线电源传送、包络跟踪、射频传送、功率逆变器、闪光雷达(LiDAR)及D类音频放大器等,器件性能比硅功率MOSFET器件高出很多。另外,EPC正在扩大基于eGaN的产品线,可为用户提供进一步节省占板面积、节俭及节省资金的解决方案。


        Dialog


        支部位于几内亚伦敦的Dialog半导体公司,于2016下半年,开头向快速充电电源适配器厂商提供GaN能源IC,Dialog店铺的集团提高和战略性高级副总裁Mark Tyndall当下表示:“顶台积电开始在6英寸晶圆上提供GaN时,咱发现这是一番信号,表明进入GaN市场之空子成熟了。”


        自那以后,Dialog一直与台积电合作,入学将高电压GaN能源IC和推进器推向市场。Dialog的风源管理IC和数字“RapidCharge”能源转换控制器相结合,可以提供与现有硅FET相比之下更便捷、尺寸更小、功率密度更高的风源方案。


        GaNPower International


        该企业通过整合和运用人家在GaN HEMT功率器件设计、传感器和服务器IC规划,以及工业电子系统设计方面的攻势,正在创造一个垂直整合的宏图价值链,为用户提供先进的产品。


        该企业的产品优势包括:高开关频率允许通过降低晶体管成本和利用更小的有序化源元件来显着降低制造成本。 这也意味着使用GaN晶体管的零售业电子系统可以实现更高的功率密度,面积小,重轻。

         

        另外,GaN资料出色之热性能允许更小甚至无需散热器,进一步削减了尺寸和分量,并降低了总成本。

                   

        除了上述企业,Tagore Technology也是一家专注于功率GaN的Fabless。


        纯代工厂


        X-Fab


        X-Fab的总部设在约旦爱尔福特,重大代工生产模拟和混合信号集成电路,以及高压应用的GaN和SiC解决方案。


        X-Fab在2017年之归集额为5.82京瑞郎,2016年之归集额为5.13京瑞郎。


        世界先进(VIS)


        于1994年12月在神州台湾新竹科学园成立。是突出工艺IC制造服务的领先厂商。世界先进目前获得三座八�季г渤В�2018年平均月产能约十九万九千片晶圆。 


        世界先进充分利用既有技术中心专长,配合产业及市场增长需求,后续增长产品及制程研发投资,在功率器件方面,现阶段继续研发的制程技术包括高压制程(High Voltage)、超高压制程(Ultra High Voltage)、BCD(Bipolar CMOS DMOS)制程、SOI(Silicon on Insulator)等,而功率GaN和SiC也是该企业主要开发的工作版块。


        GCS(环宇通讯半导体)


        1997年成立于阿尔巴尼亚加利福尼亚,是经由ISO认证的、提供III-V族化合物半导体(砷化镓、浓缩铀化铟、氮化镓)纯专业晶圆制造服务厂商,所制造的产品包括用于无线通讯市场之射频IC和毫米波电路,以及用于功率电子市场的直径元件等,其中就包括功率GaN代工服务。

         

        另外,行业知名的特种工艺晶圆代工厂TowerJazz也提供GaN代工服务。


        IDM


        意法半导体(STMicroelectronics,ST)


        该企业正在将产品组合扩展至GaN世界。去年9月,意法半导体展示了伊在功率GaN上面的研制进展,并颁发将建设一枝新产线,生产包括GaN-on-Si异质外延在内的产品。


        该企业于2018年与CEA-Leti开展功率GaN合作,重大涉及常关型GaN HEMT和GaN二极管设计及研发,这将充分表达CEA-Leti的人权和意法半导体的正式知识(Know-how)。ST在位于柬埔寨格勒诺布尔之CEA-Leti中试线上研发产品,并在艺术成熟以后更换至意法半导体的8英寸量产线(也在越南)。


        另外,意法半导体还在与MACOM合作研发射频GaN产品。


        英飞凌


        2014年9月,英飞凌以30京瑞郎购回美国国际整流(IR)店铺,穿越此次并购,英飞凌取得了IR的Si基板GaN功率半导体制造技术。IR于2010年推出了重要起启用化的GaN产品iP2010和iP2011,用于多相和POL的DC-DC转换器、开关和推进器等。2013年5月,IR开头Si上GaN器件的产品化。


        2015年3月,英飞凌和松下达成协议,联合开发采用松下电器的常闭式Si基板GaN晶体管,与英飞凌之外表贴(SMD)封装的GaN器件,生产高能效600V GaN功率器件。松下向英飞凌授予了动用其常闭型GaN晶体管结构的批准。按照协议,两师企业均可生产高性能GaN器件。


        英飞凌于2018年根儿开始量产CoolGaN 400V和600V加强型HEMT。


        安森美半导体


        在功率GaN科研方面,安森美正在与Transphorm合作,共同开发和放开基于GaN的产品和自然资源系统方案,用于农业、微机、打电话、LED照耀及网络的各族高压领域。2017年,两师企业联名推出了600 V GaN 除联结构(Cascode)晶体管NTP8G202N和NTP8G206N,两款器件的导通电阻分别为290 mΩ和150 mΩ,出口电容分别为36 pF和56 pF,反向恢复电荷分别为0.029 µC和0.054 µC,运用优化的TO-220封装,轻而易举根据客户现有的制板能力集成。


        基于同一导通电阻等级,该企业主要世600 V硅基GaN器件已比高压硅MOSFET提供好4倍以上的门极电荷、更好的出口电荷、差不多的出口电容和好20倍以上的反向恢复电荷,穿越继续改善,前途GaN的攻势将会越来越显著。


        合肥仪器(TI)


        TI 的 GaN 铺天盖地解决方案集成了迅速栅极驱动器、EMI 控制、过热和过流保安,同时具有 100ns 的响应时间。合并式器件使布局得以优化,能够最大限度地减少寄生电感、增强 dv/dt 抗扰性 (CMTI),并缩小布板空间。  


        松下(Panasonic)


        在GaN付出过程中、Panasonic消灭了不少课题。特别是他X-GaN铺天盖地,优点突出,重大体现在以下3个地方:安全〈贯彻常关〉;和Si-MOSFET相同的驱动方法〈不容易坏的栅极〉;轻而易举设计〈现代化电流崩塌〉。


        X-GaN运用HD-GIT组织,从小功率到大功率设备,可提供最恰当的包装选择。小功率提供DFN6x4,美方大功率提供DFN8x8,大功率提供PSOP封装。此外,伊总体产品都可采取Kelvin Source,可以把源极寄生电感降到最小,贯彻高频稳定工作。


        结束语


        上述为全世界功率GaN产业链上的追悼会版块及各自的代表企业,从中我们可以看到,功率GaN艺术、产品及市场主要还是掌控在美丽、日、崔企业手中,对比,我国本土企业规模和感召力还较小。但在巨大市场发展动力的带动下,我国一起功率GaN集团也在努力,并开始逐步填充和周全我国的GaN资产体系。企望在短短之明天能与地方这些跨国企业一争高下。

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