氮化镓，再起风云

氮化镓，再起风云作为第三代半导体材料，碳化硅相较于硅材料，具有大禁带宽度、高击穿电场、高饱和电子漂移速度、高热导率、高抗辐射等特点，因而广泛应用于新能源车的主驱逆变器、OBC、DC/DC转换器和非车载充电桩等关键电驱电控部件。但当我们看向整个第三代半导体市场时，会发现与碳化硅类似的氮化镓（GaN），受重视程度却稍逊一筹，但实质上氮化镓这一种材料在性能上独具特色，具有很多碳化硅所没有的优势，如今东芝、罗姆等大厂们先后入场，让这一材料成为了功率半导体新的增长点。仅从物理特性来看，氮化镓甚至比碳化硅更适合做功率半导体的材料。有研究比较了这两种材料的“Baliga性能指数（半导体材料相对于硅的性能数值，即硅为1）”，4H-碳化硅为500，氮化镓为900，效率相对更高。此外，碳化硅的绝缘破坏电场强度（表示材料的耐电压特性）为2.8MV/cm，氮化镓为3.3MV/cm，这一数值也比碳化硅来得高。一般而言，低频工作时的功耗损失是绝缘破坏电场的三次方，高频工作时的功耗损失是绝缘破坏电场的2次方，成反比例关系，所以，数值更高的氮化镓的在功率损耗上更低，即工作效率比碳化硅更高。有媒体指出，随着氮化镓耐压能力的进一步提升，其可实现承受1200V超高电压，并具备更高性价比，在新能源市场的应用优势将会逐步推出，市场前景更为广阔。也就是说，未来的氮化镓有望超越碳化硅，成为第三代半导体中最闪耀的一颗星星，而有关它的技术上的更迭变化，成为了新的功率半导体风向标。大厂涌向氮化镓作为第三代半导体的翘楚，大量厂商力图在GaN上实现技术突破以抢占市场先机，为了让功率GaN达到更高的击穿电压（>1200V），部分技术创新已经登上舞台，例如垂直GaN-on-GaN，以及通过使用电隔离衬底实现更多单片集成，例如IMEC在GaN-on方面的工作-SOI或GaN-on-QST。更值得大家关注的是，更多功率器件厂商加入到这场混战当中，有关技术方面的动向尤其值得我们关注。日本大厂东芝旗下的东芝器件及存储在“TECHNO-FRONTIER2023”上展出了最新一代碳化硅功率器件和氮化镓功率器件，其计划于2024年进入氮化镓功率器件市场，这也是它首款氮化镓产品的第一次展出。东芝首款氮化镓产品，即击穿电压为650V、导通电阻为35mΩ（典型值）的器件，该公司独特的常开器件和共源共栅配置使得可以使用外部栅极电阻来控制开关期间的电压变化，并确保高阈值电压并减少故障发生的可能性。东芝本次展示了配备氮化镓功率器件样品的2.5kW图腾柱PFC评估板和2.0kW全桥LLC评估板，根据该公司对各板卡进行的效率评估，峰值效率分别达到99.4%和98.4%，并且“在所有负载下保持高效率”，其性能相较于其他功率器件厂商并不逊色多少。此外，罗姆半导体（ROHM）作为老牌大厂，早在2006年就开始研发氮化镓产品，2021年推出了150VGaN器件技术，2023年开始量产650V耐压产品，可以说其在氮化镓领域的技术积累颇为丰厚。今年7月，罗姆发布了新产品EcoGaN™PowerStageIC“BM3G0xxMUV-LB”，该将栅极驱动器和GaNHEMT一体化封装，将FET性能最大化，GnA决定效率值，组合在一起实现高速开关，更加充分地发挥氮化镓器件的性能。相比SiMOSFET，开关损耗大幅度降低，外围电路更简单，仅需一个外置器件，另外，相比SiMOSFET+散热片，器件体积显著减小。有助于应用产品的小型化。该产品可以替代现有的SiMOSFET，从而使器件体积减少99%，功率损耗降低55%，有助于减少服务器和AC适配器的体积以及损耗。氮化镓的下一步当第三代半导体的下一步发展路线走向氮化镓之际，更多机构与厂商力图在GaN上实现技术突破以抢占市场先机，为了让功率GaN达到更高的击穿电压（>1200V），部分技术创新已经登上舞台，例如垂直型GaN-on-GaN，以及通过使用电隔离衬底实现更多单片集成，例如IMEC在GaN-on方面的工作。首先是垂直型GaN-on-GaN，目前GaN器件分为平面型与垂直型两种技术路线，平面型GaN器件通常基于非本征衬底，如Si、SiC、蓝宝石（Sapphire）等，出于成本等原因，利用异质结的平面型GaN器件逐渐成为了主流。Sapphire衬底制备技术成熟，价格低廉，化学稳定性好，高温热稳定性好，能够支持的衬底尺寸大，但其热导率较低，需要良好散热才能更好地实现应用。Si衬底的GaN制备技术工艺成熟、衬底尺寸大、晶体质量高以及与Si基集成电路制造工艺兼容，但缺点是晶格失配率高达17%，导致位错密度和应力大于其他衬底，影响器件的可靠性。SiC衬底与GaN的失配率低，在SiC衬底上可以获得高质量的GaN基半导体，并拥有出色的导热性能，但制备成本较高，限制了其在GaN功率器件领域的应用。综合来看，平面型的不同衬底各自有难以改变的缺点，难以满足大家的需求，不过随着近年来高质量单晶GaN衬底的商业化，与垂直型Si或SiC电力电子器件结构相近的垂直型GaN（GaN-on-GaN）器件得到快速发展，并逐步由实验室研究迈向产业化。垂直型GaN器件相较于三种衬底的平面型，有更为明显的优势：电流通道在体内，不易受器件表面陷阱态的影响，动态特性较为稳定；垂直结构器件可在不增加器件面积的前提下通过增加漂移区厚度直接提升耐压，因此与横向结构相比更易于实现高的击穿电压；电流导通路径的面积大，可以承受较高的电流密度；由于电流在器件内部更为均匀，器件的热稳定性佳；垂直结构器件易于实现雪崩特性，在工业应用中优势明显。今年5月，欧洲YESvGaN联盟在PCIMEurope2023上展示了新型垂直GaN功率晶体管方案，其成本可降低至与硅基氮化镓器件相当。据介绍，该联盟正在开发一种“垂直型GaN薄膜晶体管“技术，该技术可以不采用氮化镓衬底，二是采用硅和蓝宝石衬底，通过氮化镓异质外延生长来获得成本优势。简单来说，他们在氮化镓生长后，移除器件区域下方的硅、蓝宝石衬底以及缓冲层，并从背面直接连接到GaN层金属触点。该技术目标是使用直径12英寸（300毫米）的硅或蓝宝石晶圆，来开发650-1200V的准垂直GaN功率晶体管，同时兼顾垂直结构的优点和硅基GaN/蓝宝石GaN的低成本优势。此外，今年1月，美国一家基于专有的氮化镓（“GaN”）加工技术开发创新型高压功率开关元件的半导体器件公司OdysseySemiconductorTechnologies,Inc宣布，公司的垂直GaN产品样品制作完成，并于2023年第一季度开始向客户发货。其正在美国制造工作电压为650V和1200V的垂直氮化镓(GaN)FET晶体管样品。该公司表示，垂直结构将为650和1200伏器件提供更低的导通电阻和更高的品质因数，其导通电阻仅为碳化硅(SiC)的十分之一，并且工作频率明显更高。据介绍，Odyssey的垂直GaN方法将比碳化硅或横向GaN提供比硅更大的商业优势，垂直GaN在竞争技术无法达到的性能和成本水平上比碳化硅具有10倍的优势。在垂直型结构之外，是更高的集成度。需要注意的是，如今GaN电力电子器件仍由分立元件主导，这些元件由产生开关信号的外部驱动器IC驱动，为了能充分利用GaN提供的快速开关速度，单片集成功率器件和驱动器功能也是重要的发展方向之一。目前，绝大多数的GaN功率系统都是由多个晶片组成。这些氮化镓元件在整合至印刷电路板（PCB）以前都是独立元件，制程中会产生寄生电感，降低元件性能。以驱动器为例，当多个独立电晶体的驱动器被置于不同晶片时，驱动器输出级与电晶体输入级之间会产生大量的寄生电感，半桥电路中间的交换节点也会深受其害。以氮化镓（GaN）...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1381939.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1381939.htm

英飞凌将以8.3亿美元全现金收购氮化镓初创公司GaN Systems

英飞凌将以8.3亿美元全现金收购氮化镓初创公司GaNSystems英飞凌表示，收购GaNSystems的资金将来自现有的流动资金，这笔交易还需得到监管部门的批准。英飞凌于1999年4月1日在德国慕尼黑正式成立，是半导体公司之一，其前身是西门子集团的半导体部门，于1999年独立，2000年上市。而GaNSystems是一家开发基于GaN的电源转换解决方案的初创公司，总部位于加拿大渥太华，拥有200多名员工。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1347717.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1347717.htm

长城发布 2400W 铂金效率氮化镓 PC 电源，效率高达95.3%

长城发布2400W铂金效率氮化镓PC电源，效率高达95.3%近期，长城在第一届全国电源质量技术高峰论坛上发布了这款电源，型号为EPS2400BL（94+）。从长城提供的产品资料可见，该电源采用氮化镓功率器件和图腾柱无桥PFC；满足80PLUS铂金牌标准，效率高达95.3%；全电压输入，2400W输出功率；内置了数字化PFC技术+LLC开关电源架构。并且通过了CQCAAA最优级性能认证。（）

飞宏携手GaN Systems带来紧凑轻便的280W游戏本氮化镓充电器

飞宏携手GaNSystems带来紧凑轻便的280W游戏本氮化镓充电器长期以来，游戏笔记本电脑的电源适配器一直“又大又笨重”。好消息是，随着氮化镓技术的普及，市面上正在迎来越来越多更加紧凑轻便的替代产品。本文要为大家介绍的，就是GaNSystems携手飞宏科技（PhihongTechnology）带来的280W电源适配器新品。据悉，这款革命性的新型氮化镓充电器，将于2022PCIMEurope展会上的GaNSystems展位（#509）上亮相。官方新闻稿称，这款电源适配器大小仅为16×6.9×2.5厘米、重量只有700克，但功率密度达到了16瓦/立方英寸。这款产品结合了飞宏高效的拓补结构、零电压/零电流软开关、数字控制技术，以及GaNSystems的功率半导体。与同等功率的传统充电器相比，GaNSystems氮化镓新品的体积减少了50%、重量也减轻了30%。16W/in³的功率密度，突破了行业长期以来的设计限制与挑战，且满载转换效率高达95%、空载待机损耗<0.2W。相比之下，EurocomRaptorX15标配的280W交流电源适配器的大小为18×8.5×3.5厘米。当然，GaNSystems并不是首个打入紧凑轻便型氮化镓游戏本充电头市场的玩家。在这之前，RAZER游戏本一直以轻便的机身和电源适配器而被大家所熟知。展望未来，我们预计会有越来越多的游戏本厂商拥抱氮化镓方案。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1305553.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1305553.htm

中信证券：新能源汽车高功率时代来临，产业链升级进行时

中信证券：新能源汽车高功率时代来临，产业链升级进行时中信证券研究称，伴随着中国新型工业化以及碳中和的深入推进，新能源汽车、充电桩、服务器/数据中心、工业电机等领域均呈现向高功率方向发展趋势，我们认为相关行业已经从单纯的新能源浪潮拉动“量变”转换为性能升级“质变”。高功率作为行业升级的重要方向，建议关注上游材料、中游元器件、下游各环节应用及零部件投资机会：1）材料：高功率场景下对元器件的性能要求提升，对上游磁性材料要求提升，建议布局金属粉体相关企业；2）元器件：受益大工业高功率化，主被动元器件将迎来新机遇，建议布局在主动元器件（功率器件）及被动元器件（电容/电感等）相关企业；3）下游：建议布局受益新能源汽车车桩两端布局高压快充的零部件及材料企业以及服务器电源企业。

宜普向美国ITC起诉英诺赛科侵犯其氮化镓技术专利

宜普向美国ITC起诉英诺赛科侵犯其氮化镓技术专利5月25日消息，氮化镓（GaN）技术厂商普电源转换公司（EfficientPowerConversionCorporation,EPC，以下简称“宜普公司”）于今日向美国联邦法院和美国国际贸易委员会（U.S.InternationalTradeCommission,ITC）提起诉讼，主张其基础专利组合中的四项专利受到英诺赛科（珠海）科技有限公司及其子公司（以下统称“英诺赛科”）侵犯。据介绍，这些专利涉及宜普公司独家的增强型氮化镓功率半导体器件的设计与制造工艺的核心环节，且这些创新技术专利已成功将基于氮化镓的功率器件从一个研究项目，发展成为一个可大批量生产的替代硅产品。使用氮化镓器件的晶体管和集成电路，较使用硅基器件而言更高效，更轻巧且成本更低。宜普公司位于美国加利福尼亚州的埃尔塞贡多（ElSegundo），正在将氮化镓从科学探索转变为一种被广泛接受的技术，并提高了能源使用效率。宜普公司于2010年开始制造第一批大规模生产的商用氮化镓晶体管和集成电路。自此，该公司成为业内公认的氮化镓产品和服务的领导者。在本次所提交的起诉状中，宜普公司详述了总部位于中国广东的英诺赛科公司招募两名宜普公司员工并担任其首席技术官和销售及市场主管的相关细节。宜普公司指控两人入职英诺赛科后不久，英诺赛科便推出了一套与宜普公司明显相同的产品，英诺赛科还自称其产品在关键性能指标上的表现与宜普公司产品几乎相同。近期，英诺赛科又宣称其许多产品与市场上现有产品（包括宜普公司的产品）“完全兼容"。此外，英诺赛科还策划了大胆而积极的营销活动，向宜普公司的客户推销其产品套件。宜普公司联合创始人兼首席执行官AlexLidow博士表示，“我一直坚信公平合作是全球科技市场的根基。只有通过合作，我们才能释放氮化镓技术的潜力，支持世界能源安全，并助力可持续发展目标的实现。而对知识产权的有力保护和充分尊重，是相互信任和公平合作的必要条件。”“我相信，通过此次果断的行动，我们将找到一个公平合理的解决方案，为氮化镓这一关键新兴技术的所有参与者，提供一个公平的竞争环境，并确保氮化镓产业生态的良好运作，”Lidow博士补充道。宜普公司向联邦法院和美国国际贸易委员会起诉英诺赛科公司专利侵权、寻求损害赔偿，并希望能够禁止英诺赛科公司将其构成侵权的氮化镓产品套件进口至美国。取代硅：氮化镓与电力转换的未来氮化镓（GaN）是下一代电源转换技术，有望在未来十年内取代硅基功率半导体。与硅基半导体相比，氮化镓是更小、更高效、更可靠，并能以更低的成本表现出更良好的性能。其应用范围从计算、汽车、太阳能、机器人、无人机、医疗电子和激光雷达到日常产品，如手机、音响设备、智能电器、电动工具、快速充电器和电动自行车。氮化镓技术有望将全球能源效率提高15-20%，这将有助于降低能源成本、减少有害排放，并支持美国的能源安全和可持续发展目标。专家预测，在未来两到三年内，氮化镓市场将达到数十亿美元的规模，并在未来十年内达到约数百亿美元的峰值。宜普电源转换公司宜普电源转换公司是全球氮化镓技术和产品的领导者。这一领先地位基于其卓越的技术：宜普公司于2010年推出了首款氮化镓产品，目前拥有57项美国专利和172项全球专利。宜普公司现有100多种集成电路（IntegratedCircuits,ICs）和分立晶体管，可随时交付，产品性能也一直优于竞争对手。宜普公司的联合创始人兼首席执行官AlexLidow博士被公认为是现代电力转换行业的创始人之一，其名下拥有21项半导体技术专利。Lidow博士的职业生涯始于国际整流器公司（InternationalRectifierCorporation,IR），他曾在该公司任研发副总裁，后于1995-2007年担任首席执行官。此外，他也曾代表美国半导体行业协会（InternationalRectifierCorporation,SIA）参加了促成1986年美日半导体协议的贸易谈判，并多次代表半导体行业向国会作证。2015年，他凭借将更高效的功率器件商业化，获北美SEMI奖，并在2019年入选IEEE名人堂。Lidow博士最为出名的经历是作为HEXFET功率MOSFET的共同发明者。该技术使全球能源效率提高了30%，并创造了价值400亿美元的全球市场。目前，Lidow博士和宜普公司准备通过氮化镓技术，替代他在40多年前创造的技术。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1361711.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1361711.htm