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Die Chancen des vierfachen Stickstoffs ächzen im neuen Anwendungsfeld!
2022-03-17
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Im Jahr 2021 wird mit der steigenden Nachfrage nach 5G, Unterhaltungselektronik, industrieller Energieumwandlung und neuen Energiefahrzeugen die Nachfrage nach Basisstationen, Wandlern und Ladestationen erheblich steigen und die Nachfrage nach Galliumnitrid- und Siliziumkarbid-Feedern wird steigen.Laut TrendForce Jibang Consulting Research wird die Marktgröße von GaN-Leistungskomponenten bis 1.32 2025 Milliarden US-Dollar erreichen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 94 %.
Im Vergleich zu Silizium weist GaN eine große Bandlücke, eine hohe Elektronensättigungsrate, ein hohes Durchschlagsfeld und ein hohes elektrisches Feld sowie geringere Leitungsverluste und EMF-Eigenschaften auf. GaN-Energie wird hauptsächlich in Konsumgütern, Fahrzeugen mit neuer Energie, Kommunikation und Rechenzentren verwendet.Vor dem Hintergrund der höchsten Kohlendioxidemissionen und der CO2-Neutralität treibt Galliumnitrid die „Revolution“ der Energieumwandlung voran.„Laut der nationalen Energiewirtschaftsstatistik im Jahr 2020 liegt der landesweite gesellschaftliche Stromverbrauch bei bis zu 7.5 Billionen kWh. Bei dieser enormen Zahl ist die Effizienz des Sparens enorm.“ Daraus können wir ersehen, dass die Eigenschaften des geringen Schaltverlusts und der hohen Frequenz von GaN weit verbreitet in intelligenter Beleuchtung, elektromechanischer Umwandlung, Rechenzentren sowie intelligenter elektrischer und intelligenter optischer Speicherung eingesetzt werden. " sagte He Peng, Senior Manager von Innocenti, auf dem zukunftsweisenden Analysetreffen 2022 von Jibang Consulting Compound Semiconductor.
英诺赛科高级经理 贺鹏
Bei der LED-Antriebsstromversorgung macht das Volumen des Kühlkörpers des Magnetgeräts und des Stromgeräts mehr als 1/3 der gesamten Stromversorgung aus. Dies ist eine bessere Möglichkeit, die Miniaturisierung des LED-Antriebs zu realisieren und das Volumen des magnetischen Geräts und damit das Volumen des Kühlkörpers zu reduzieren.
Im Vergleich zu Silizium weist Galliumnitrid eine deutlich höhere Schaltgeschwindigkeit, eine deutliche Verringerung der Schaltverluste und eine deutliche Steigerung der Effizienz auf. Im Allgemeinen führt das Streben nach kleiner Größe zu Einbußen bei der Effizienz, aber der Einsatz von Galliumnitrid kann sicherstellen, dass die Effizienz auch bei kleiner Größe immer noch sehr hoch sein kann.
Die Motorantriebsindustrie deckt alle Aspekte unseres Lebens ab, darunter gängige Elektrofahrräder und Elektrowerkzeuge, aber auch Lagerroboter, Outsourcing-Roboter, Drohnen, Servos und den Hauptantrieb von Motoren.
Nehmen Sie die Drohne als Beispiel: Wenn Sie die Ausdauer verbessern möchten, bedeutet dies, dass eine hocheffiziente Umwandlung erforderlich ist. Das raue Volumen bedeutet, dass das integrierte Design eine höhere Leistungsdichte erfordert.
Der Einsatz des GaN-Treibers führt zu einer systematischen umfassenden Optimierung des Motorsystems und die Regelgenauigkeit des Controllers wird erheblich verbessert. Aufgrund der Verringerung der Größe des Treibers und des Motorgehäuses ist der Einsatz von GaN günstiger für das Design des Treibers und des Motorgehäuses, wodurch die Gesamtleistung und die Kosten des Systems optimiert werden.
Zuvor hatte die Europäische Union für 2023 eine verbindliche Titananforderung für die Energieeffizienz von Rechenzentren erlassen. Der Spitzenwirkungsgrad von Platin wird von 94 % auf 96 % von Titan erhöht, was das Design von Server-Netzteilen fördert.
He Peng erwartet, dass bei der zukünftigen Gestaltung der Server-Stromversorgung die Effizienz der Integration des Rechenzentrums, die Leistungsdichte der Integration und die Kostenreduzierung berücksichtigt werden.
Mit der Verbesserung der Forschungs- und Entwicklungstechnologie von GaN-Geräten im Hochspannungsbereich wird GaN in Zukunft in großem Umfang in OBC, BMS und Motorantrieben eingesetzt.
Derzeit wird GaN hauptsächlich in tragbaren Energiespeicherstationen eingesetzt. Der Einsatz von GaN kann den Stromverbrauch senken, die Leistungsdichte erhöhen und die Kosten senken.
Vier Herausforderungen, vier Chancen!
Bei dem Treffen stellte He Peng vier Aspekte zu den Herausforderungen und Aussichten von Galliumnitrid-Geräten vor.
Im Vergleich zu Siliziumbauteilen haben GaN-Bauteile gewisse Vorteile bei der Ron-Fläche pro Flächeneinheit, aber Nachteile bei der Wafer- und Stromkapazität. Die Lösung besteht darin, die Produktionskapazität zu erhöhen und die Kosten für einzelne Chips im IDM-Modus zu senken sowie den Prozess zu verbessern, die Ausbeute zu erhöhen und die Kosten für Wafer zu senken.
Im Vergleich zu Silizium sind sowohl die Schwellenspannung als auch die maximale Spannung von GaN niedrig, was bedeutet, dass die Empfindlichkeit des GaN-Antriebs höher ist. Es gibt zwei Lösungen. Eine besteht darin, den SK-Pin einzuführen, der den Antriebskreis und den Stromkreis effektiv entkoppeln und Fehler durch Fehlauslösung vermeiden kann. Zweitens, vom Einzelrohr zur Abdichtung, wodurch die Ausfallrate effektiv reduziert wird.
GaN wird hauptsächlich in DFN und CSP verpackt und seine Wärmeableitungsfläche ist kleiner als die von Silizium. Wir können Gehäuse mit Wärmeableitung von oben entwickeln, um die Wärmeableitungsfläche zu vergrößern. Darüber hinaus wird die Entwicklung von Verpackungsformen mit besserer Wärmebeständigkeit, wie Kupferclip und FLCSP, deren Wärmebeständigkeit verringern.
Die Hochspannung von SiC beträgt bis zu 1700 V und die höchste Spannung von GaN beträgt nur 650 V V. Daher ist es notwendig, den technischen Weg und Prozess zu verbessern, damit sich die Hochspannung und der hohe Strom von GaN annähern und durchbrechen können theoretische Grenze.Im Hochfrequenz-Anwendungsszenario benötigen GaN-Direktantriebstreiber einen niedrigen Spannungsbereich, eine niedrige Schwellenspannung und eine supergute Totzeit. Sein magnetisches Material muss einen geringen magnetischen Verlust, niedrige parasitäre Parameter und bessere Hochfrequenzeigenschaften aufweisen.
Beim Design von UHF-Magnetteilen werden bestimmte Anforderungen an geringe Wechselstromverluste, geringe parasitäre Parameter und ein integriertes Design gestellt. Darüber hinaus werden bei der Anwendung einer hohen Leistungsdichte aufgrund der Anforderungen an die Wärmeableitung des Systems und der EMI-Eigenschaften, die durch die Erhöhung der Systemdichte entstehen, höhere Anforderungen gestellt, und auch das Design der Leiterplatte ist erforderlich.„Die überlegenen Schalteigenschaften machen GaN-Leistungsgeräte förderlicher für Energieeinsparung und Emissionsreduzierung, und die Hochfrequenzeigenschaften von GaN fördern auch die Entwicklung einer hohen Leistungsdichte des Systems. Als neues Gerät sind die Forschung, Entwicklung und Anwendung von GaN förderlich.“ Es gibt noch viel Raum für Verbesserungen und Potenzial.“ sagte He Peng.
Galliumnitrid-„Revolution“ unter neuer Anwendung!
Im Vergleich zu Silizium weist GaN eine große Bandlücke, eine hohe Elektronensättigungsrate, ein hohes Durchschlagsfeld und ein hohes elektrisches Feld sowie geringere Leitungsverluste und EMF-Eigenschaften auf. GaN-Energie wird hauptsächlich in Konsumgütern, Fahrzeugen mit neuer Energie, Kommunikation und Rechenzentren verwendet.Vor dem Hintergrund der höchsten Kohlendioxidemissionen und der CO2-Neutralität treibt Galliumnitrid die „Revolution“ der Energieumwandlung voran.„Laut der nationalen Energiewirtschaftsstatistik im Jahr 2020 liegt der landesweite gesellschaftliche Stromverbrauch bei bis zu 7.5 Billionen kWh. Bei dieser enormen Zahl ist die Effizienz des Sparens enorm.“ Daraus können wir ersehen, dass die Eigenschaften des geringen Schaltverlusts und der hohen Frequenz von GaN weit verbreitet in intelligenter Beleuchtung, elektromechanischer Umwandlung, Rechenzentren sowie intelligenter elektrischer und intelligenter optischer Speicherung eingesetzt werden. " sagte He Peng, Senior Manager von Innocenti, auf dem zukunftsweisenden Analysetreffen 2022 von Jibang Consulting Compound Semiconductor.
英诺赛科高级经理 贺鹏
LED-Beleuchtung
Bei der LED-Antriebsstromversorgung macht das Volumen des Kühlkörpers des Magnetgeräts und des Stromgeräts mehr als 1/3 der gesamten Stromversorgung aus. Dies ist eine bessere Möglichkeit, die Miniaturisierung des LED-Antriebs zu realisieren und das Volumen des magnetischen Geräts und damit das Volumen des Kühlkörpers zu reduzieren.
Im Vergleich zu Silizium weist Galliumnitrid eine deutlich höhere Schaltgeschwindigkeit, eine deutliche Verringerung der Schaltverluste und eine deutliche Steigerung der Effizienz auf. Im Allgemeinen führt das Streben nach kleiner Größe zu Einbußen bei der Effizienz, aber der Einsatz von Galliumnitrid kann sicherstellen, dass die Effizienz auch bei kleiner Größe immer noch sehr hoch sein kann.
Elektromechanische Umwandlung
Die Motorantriebsindustrie deckt alle Aspekte unseres Lebens ab, darunter gängige Elektrofahrräder und Elektrowerkzeuge, aber auch Lagerroboter, Outsourcing-Roboter, Drohnen, Servos und den Hauptantrieb von Motoren.
Nehmen Sie die Drohne als Beispiel: Wenn Sie die Ausdauer verbessern möchten, bedeutet dies, dass eine hocheffiziente Umwandlung erforderlich ist. Das raue Volumen bedeutet, dass das integrierte Design eine höhere Leistungsdichte erfordert.
Der Einsatz des GaN-Treibers führt zu einer systematischen umfassenden Optimierung des Motorsystems und die Regelgenauigkeit des Controllers wird erheblich verbessert. Aufgrund der Verringerung der Größe des Treibers und des Motorgehäuses ist der Einsatz von GaN günstiger für das Design des Treibers und des Motorgehäuses, wodurch die Gesamtleistung und die Kosten des Systems optimiert werden.
Datenzentrum
Zuvor hatte die Europäische Union für 2023 eine verbindliche Titananforderung für die Energieeffizienz von Rechenzentren erlassen. Der Spitzenwirkungsgrad von Platin wird von 94 % auf 96 % von Titan erhöht, was das Design von Server-Netzteilen fördert.
He Peng erwartet, dass bei der zukünftigen Gestaltung der Server-Stromversorgung die Effizienz der Integration des Rechenzentrums, die Leistungsdichte der Integration und die Kostenreduzierung berücksichtigt werden.
Elektrofahrzeug
Mit der Verbesserung der Forschungs- und Entwicklungstechnologie von GaN-Geräten im Hochspannungsbereich wird GaN in Zukunft in großem Umfang in OBC, BMS und Motorantrieben eingesetzt.
Photovoltaik-Energiespeicher
Derzeit wird GaN hauptsächlich in tragbaren Energiespeicherstationen eingesetzt. Der Einsatz von GaN kann den Stromverbrauch senken, die Leistungsdichte erhöhen und die Kosten senken.
Vier Herausforderungen, vier Chancen!
Bei dem Treffen stellte He Peng vier Aspekte zu den Herausforderungen und Aussichten von Galliumnitrid-Geräten vor.
Ron*Area vs. Preis und aktuelle Kapazität
Im Vergleich zu Siliziumbauteilen haben GaN-Bauteile gewisse Vorteile bei der Ron-Fläche pro Flächeneinheit, aber Nachteile bei der Wafer- und Stromkapazität. Die Lösung besteht darin, die Produktionskapazität zu erhöhen und die Kosten für einzelne Chips im IDM-Modus zu senken sowie den Prozess zu verbessern, die Ausbeute zu erhöhen und die Kosten für Wafer zu senken.
Antrieb
Im Vergleich zu Silizium sind sowohl die Schwellenspannung als auch die maximale Spannung von GaN niedrig, was bedeutet, dass die Empfindlichkeit des GaN-Antriebs höher ist. Es gibt zwei Lösungen. Eine besteht darin, den SK-Pin einzuführen, der den Antriebskreis und den Stromkreis effektiv entkoppeln und Fehler durch Fehlauslösung vermeiden kann. Zweitens, vom Einzelrohr zur Abdichtung, wodurch die Ausfallrate effektiv reduziert wird.
Und Verpackung und Wärmeableitung.
GaN wird hauptsächlich in DFN und CSP verpackt und seine Wärmeableitungsfläche ist kleiner als die von Silizium. Wir können Gehäuse mit Wärmeableitung von oben entwickeln, um die Wärmeableitungsfläche zu vergrößern. Darüber hinaus wird die Entwicklung von Verpackungsformen mit besserer Wärmebeständigkeit, wie Kupferclip und FLCSP, deren Wärmebeständigkeit verringern.
Hochspannungs- und Hochstromanwendungen
Die Hochspannung von SiC beträgt bis zu 1700 V und die höchste Spannung von GaN beträgt nur 650 V V. Daher ist es notwendig, den technischen Weg und Prozess zu verbessern, damit sich die Hochspannung und der hohe Strom von GaN annähern und durchbrechen können theoretische Grenze.Im Hochfrequenz-Anwendungsszenario benötigen GaN-Direktantriebstreiber einen niedrigen Spannungsbereich, eine niedrige Schwellenspannung und eine supergute Totzeit. Sein magnetisches Material muss einen geringen magnetischen Verlust, niedrige parasitäre Parameter und bessere Hochfrequenzeigenschaften aufweisen.
Beim Design von UHF-Magnetteilen werden bestimmte Anforderungen an geringe Wechselstromverluste, geringe parasitäre Parameter und ein integriertes Design gestellt. Darüber hinaus werden bei der Anwendung einer hohen Leistungsdichte aufgrund der Anforderungen an die Wärmeableitung des Systems und der EMI-Eigenschaften, die durch die Erhöhung der Systemdichte entstehen, höhere Anforderungen gestellt, und auch das Design der Leiterplatte ist erforderlich.„Die überlegenen Schalteigenschaften machen GaN-Leistungsgeräte förderlicher für Energieeinsparung und Emissionsreduzierung, und die Hochfrequenzeigenschaften von GaN fördern auch die Entwicklung einer hohen Leistungsdichte des Systems. Als neues Gerät sind die Forschung, Entwicklung und Anwendung von GaN förderlich.“ Es gibt noch viel Raum für Verbesserungen und Potenzial.“ sagte He Peng.
Inländisches Galliumnitrid schreitet sprunghaft voran!
INSEC wurde 2015 gegründet und konzentriert sich auf die Forschung und Entwicklung sowie die Herstellung von 8-Zoll-GaN-Geräten auf Siliziumbasis. Derzeit hat es seinen Sitz in Zhuhai und Suzhou.
Unter anderem verfügt die Produktionsbasis in Zhuhai bereits über eine monatliche Produktionskapazität von 4 Stück und Suzhou verfügt jetzt über eine Produktionskapazität von 6 bis 10,000 Stück. In Zukunft wird die volle Produktionskapazität von Suzhou 65 pro Monat erreichen.In Bezug auf Produkte hat InnoSeco 150/200/260/480-mΩ-Geräte im 650-V-Hochspannungsbereich abgedeckt. Derzeit gibt es Muster von 80-mω-Geräten, und Muster werden den Kunden im nächsten Jahr zur Verfügung gestellt.Was die Niederspannung betrifft, wird die Massenproduktion von 100 V bis 150 V unter Einbeziehung von Laserradar, Synchrongleichrichtung und Motorantrieb realisiert.Mittlerweile entwickelt InnoSeco niedrigere Spannungen, darunter 30 V und 40 V, sowie Geräte mit weniger als 3 Mω und 4 Mω.Zuvor hatte TrendForce Jibang Consulting den geschätzten Marktanteil der globalen GaN-Stromhersteller im Jahr 2021 veröffentlicht. Im Jahr 2021 kletterte der Marktanteil von InnoSeco auf einen Schlag auf 20 % und sprang auf den dritten Platz weltweit, wobei er vor allem von der deutlichen Steigerung der Auslieferungen seiner Hoch- und Niederspannungs-GaN-Produkte profitierte. Unter anderem gelangten Schnellladeprodukte erstmals in die Lieferkette der First-Line-Notebook-Hersteller.
Haftungsausschluss: Dieser Artikel ist eine Reproduktion aus „Compound Semiconductor Market“. Dieser Artikel gibt nur die persönlichen Ansichten des Autors wieder, nicht die von Sacco Micro und der Branche. Es dient ausschließlich dem Nachdruck und der Weitergabe zur Unterstützung des Schutzes geistiger Eigentumsrechte. Bitte geben Sie beim Nachdruck die Originalquelle und den Autor an. Wenn ein Verstoß vorliegt, kontaktieren Sie uns bitte, um ihn zu löschen.
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