GaN發(fā)展將比預(yù)想更早形成10億美元市場(chǎng)
即使目前只是初期階段,但GaN卻為功率器件廠商及LED提供了非常大的可能性。在2009年以后,至少吸引了8800萬美元的資金(主要投向美國(guó)Transphorm公司)。使用GaN的器件能夠給消費(fèi)類電子產(chǎn)品、照明器具及IT(信息通信)設(shè)備帶來諸多優(yōu)點(diǎn)。其需求估計(jì)在2015年之前將達(dá)到3億美元,并且將比以前預(yù)想的時(shí)間更快達(dá)到10億美元規(guī)模。
在POL(point-of-load,負(fù)載點(diǎn))器件、數(shù)據(jù)服務(wù)器及高性能通信服務(wù)器使用的50~250V高端電源領(lǐng)域,銷售GaN功率器件的美國(guó)國(guó)際整流器公司(International Rectifier,IR)和美國(guó)EPC公司的器件提供的效率之高,頗受客戶好評(píng)。在這一IT及消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域,估計(jì)今后數(shù)年內(nèi)GaN器件的銷售額將持續(xù)占據(jù)50%以上的比例。
可開辟其他需求的用途方面,額定峰值電壓估計(jì)在1200V左右。雖說GaN器件可在價(jià)格較低的硅基板上形成,但同樣可在高溫下工作的、具有高電子遷移率的SiC(碳化硅)這一競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也不容忽視。雖然GaN的成本最多可比SiC低40%,但對(duì)于600V的GaN器件而言,在最初會(huì)帶來很大影響的太陽能逆變器市場(chǎng)上,必須要戰(zhàn)勝已普及的SiC。如果能戰(zhàn)勝SiC的話,600V的GaN器件便有望在太陽能發(fā)電逆變器市場(chǎng)上扮演重要角色,延續(xù)其在UPS(不間斷電源)及純電動(dòng)汽車(EV)市場(chǎng)的發(fā)展氣勢(shì)。
Transphorm首先與制造微逆變器的美國(guó)Enphase Energy公司通過名為“US Department of Energy-backed program”的項(xiàng)目展開了合作。另外,Transphorm還是最受關(guān)注的GaN相關(guān)投資對(duì)象,2009年以后從風(fēng)險(xiǎn)基金獲得了共計(jì)6300萬美元的資金。
大廠商也紛紛涉足
外延晶圓廠商比利時(shí)EpiGaN公司(或德國(guó)AZZURRO Semiconductors公司)、無廠商器件廠商加拿大GaN Systems公司、IC和部件供應(yīng)商(收購(gòu)了美國(guó)Velox Semiconductors公司的)美國(guó)Power Integrations公司已開始與德國(guó)英飛凌(Infineon)、韓國(guó)LG電子、荷蘭恩智浦(NXP)、瑞士意法半導(dǎo)體(STMicroelectronics)、松下、古河電工、韓國(guó)三星電子(Samsung Electronics)等大廠商展開合作。
盡管這些企業(yè)在GaN功率器件的潛在能力方面擁有充分的自信,但同時(shí)也面臨著自己的產(chǎn)品如何被認(rèn)可的課題,估計(jì)要花費(fèi)大量時(shí)間才能使銷售額實(shí)現(xiàn)最大限度的增長(zhǎng)。在實(shí)用化階段,只有少數(shù)器件能夠高價(jià)暢銷,但隨著大量生產(chǎn),價(jià)格遲早會(huì)降至商用水平。同理,目前的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于數(shù)年后的硅基GaN外延晶圓也是如此。
生產(chǎn)成本可能會(huì)隨著現(xiàn)行150mm晶圓的技術(shù)改進(jìn),以及向200mm晶圓的過渡而下降。但最終完全取決于業(yè)務(wù)模式。國(guó)際整流器公司選擇完全整合的做法,而意法半導(dǎo)體及恩智浦恐怕不會(huì)自行生產(chǎn)外延晶圓,仍會(huì)像以前一樣購(gòu)買外延晶圓,只使用自己的CMOS工藝來生產(chǎn)。
掌握器件構(gòu)造關(guān)鍵的外延
GaN器件構(gòu)造會(huì)因是否采用整合手段而有所差異。IR和EPC通過采用逆向工程,使用了在Si基板上層疊的1μ~1.5μm厚的GaN外延層,而EpiGaN和AZZURRO提出了供應(yīng)5μ~7μm厚GaN層的方案,其中蘊(yùn)藏著徹底改變器件制造方法以及擊穿電壓的可能性。現(xiàn)在,為GaN功率器件用途采購(gòu)?fù)庋泳A的主要企業(yè)為GaN Systems、Nitek,以及BeMiTec等無廠企業(yè)。這些企業(yè)目前規(guī)模還較小,因此外延晶圓廠商在這一市場(chǎng)上能否獲得成功還不得而知。
2013年市場(chǎng)將全面擴(kuò)大
IR和EPC已在銷售GaN產(chǎn)品,在實(shí)用化上走在了最前面。不過,他們的產(chǎn)品尚未完全得到認(rèn)可,銷售額還很低。EPC通過美國(guó)DigiKey公司的網(wǎng)店來銷售,銷量難以推斷,恐怕收益只有30萬美元左右。
2011年GaN器件普通市場(chǎng)的規(guī)模約為250萬美元。2012年估計(jì)至少會(huì)有兩家以上的大企業(yè)以及一家或兩家新進(jìn)企業(yè)開始大量生產(chǎn)。Yole Développement預(yù)測(cè)2012年GaN器件的市場(chǎng)規(guī)模有望超過1300萬美元,但市場(chǎng)估計(jì)要等到2013年才會(huì)真正啟動(dòng),預(yù)計(jì)會(huì)有高達(dá)5000萬美元的市場(chǎng)需求。
勢(shì)頭迅猛的硅基GaN LED
硅基GaN技術(shù)正在走向普及,采用同樣構(gòu)造的功率器件也會(huì)越來越多。與功率電子領(lǐng)域相比,LED領(lǐng)域已導(dǎo)入GaN技術(shù),因此實(shí)用化所花費(fèi)的時(shí)間會(huì)更短。
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