經(jīng)過了多年的探索和研究之后，氮化鎵（GaN）等寬禁帶材料終于進入了大爆發(fā)前的最后沖刺階段。面對這個十億美元級別的市場，國內(nèi)外廠商正在摩拳擦掌，紛紛推出新品，以求在這個市場與競爭對手一決高下。全球功率半導(dǎo)體供應(yīng)商英飛凌也在近日宣布了他們在GaN方面的最新進展。

未來幾年GaN市場的營收預(yù)測

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

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（簡稱PMM）是公司第二大的營收來源，這部分2017年的營收了公司當年總收入31%，僅次于汽車電子業(yè)務(wù)。具體下來，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)品的營收占比高達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)的市場表現(xiàn)

在硅市場取得出色成績的英飛凌正在加快他們在寬禁帶半導(dǎo)體市場的步伐。從潘大偉的極少中我們得知，英飛凌是市場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，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、頻率和溫度下運行。這種材料的器件在上世紀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)部資深市場營銷經(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)部資深市場營銷經(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)品還有一個特性是能夠在高頻下無損耗地進行開關(guān)，比如說在特定地為氮化鎵所采用的高頻下的應(yīng)用。”

英飛凌對不同材料器件的定位

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

英飛凌氮化鎵的優(yōu)勢

在問到英飛凌氮化鎵產(chǎn)品的優(yōu)勢時，鄧巍表示，這首先體現(xiàn)在其GaN制造商擁有完整的價值鏈。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)，能夠把整個氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈在自己的工廠里面完成。“我們有自己的IP、研發(fā)、生產(chǎn)基地，和深入的投入，我們的目標是短期和遠期的穩(wěn)定性，這是對于一個全新的產(chǎn)品非常重要”，潘大偉強調(diào)。

英飛凌CoolGaN制造的價值鏈

其次，深厚的技術(shù)積累。

一方面，英飛凌擁有獨一無二的常閉式概念解決方案，是獲得最長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作的話，它中間有一個二維電子器的層，中間會有電子在中間流動。作為一個常開型器件，很難被客戶所應(yīng)用和接受，因為大家無論是在硅，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狀況，并在技術(shù)細節(jié)和工藝上做了一些改動，在柵極加了P-，做出了一個市場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)的根本來解決棘手的動態(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。這個結(jié)構(gòu)只有英飛凌和松下可以用。鄧巍強調(diào)。

英飛凌獨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)勢在于進深參數(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)在市場上GaN方案主要分成三種方式，分別是：分立式+外部驅(qū)動器；多片集成，開關(guān)和驅(qū)動雖然是不同的襯底，但是封裝在同一個殼子里；單片集成，氮化鎵的開關(guān)、驅(qū)動、其他器件作為同襯底的一個解決方案。

“現(xiàn)在市場上有不同的一些公司在著重不同的解決方案。關(guān)于成熟度來說，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。而英飛凌的著重點是所有領(lǐng)域，因為英飛凌在氮化鎵領(lǐng)域有一個很大的企圖心，希望在所有領(lǐng)域都有所成長和貢獻。”鄧巍補充說。

英飛凌提供的完整的GaN解決方案

這也是英飛凌在推出GaN器件的同時推出Eice DRIVER 驅(qū)動芯片的原因。在鄧巍看來，并不是所有的客戶都有很好的研發(fā)能力來驅(qū)動氮化鎵的產(chǎn)品，驅(qū)動不好就代表它的優(yōu)勢不能最大化。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的時候。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充的方案， 在硅達不到的性能和指標的情況下，氮化鎵和碳化硅開始發(fā)揮作用”，“這個材料有一個很大的特點，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。未來硅和GaN的市場會同時發(fā)展”，潘大偉補充說。