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¡Las oportunidades de los cuatro nitrógenos gimiendo en el nuevo campo de aplicación!
2022-03-17
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En 2021, con la creciente demanda de 5G, electrónica de consumo, conversión de energía industrial y vehículos de nueva energía, la demanda de estaciones base, transductores y estaciones de carga aumentará sustancialmente, y aumentará la demanda de alimentadores de nitruro de galio y carburo de silicio.Según TrendForce Jibang Consulting Research, el tamaño del mercado de componentes eléctricos de GaN alcanzará los 1.32 millones de dólares en 2025, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 94%.
En comparación con el silicio, el GaN tiene una banda prohibida amplia, una alta tasa de saturación de electrones, un alto campo de ruptura y un campo eléctrico, y una menor pérdida de conducción y características EMF. La energía GaN se utiliza principalmente en productos de consumo, vehículos de nueva energía, comunicaciones y centros de datos.En un contexto de picos de emisiones de dióxido de carbono y neutralidad de carbono, el nitruro de galio promueve la "revolución" de la conversión de energía."Según las estadísticas de la industria energética nacional en 2020, el consumo social de electricidad a nivel nacional ascendió a 7.5 billones de kWh. Bajo esta enorme cifra, la eficiencia del ahorro es enorme. A partir de esto, podemos ver que las características de baja pérdida de conmutación y alta frecuencia de GaN se utilizarán ampliamente en iluminación inteligente, conversión electromecánica, centros de datos, almacenamiento eléctrico inteligente y óptico inteligente. " He Peng, gerente senior de Innocenti, dijo en la reunión de análisis prospectivo de 2022 de Jibang Consulting Compound Semiconductor.
英诺赛科高级经理 贺鹏
En la fuente de alimentación de la unidad LED, el volumen del disipador de calor del dispositivo magnético y del dispositivo de alimentación representa más de 1/3 de la fuente de alimentación total. Es una mejor manera de realizar la miniaturización de la unidad LED y reducir el volumen del dispositivo magnético, reduciendo así el volumen del disipador de calor.
En comparación con el silicio, el nitruro de galio tiene un aumento significativo en la velocidad de conmutación, una disminución significativa en la pérdida de conmutación y un aumento significativo en la eficiencia. Generalmente, la búsqueda de un tamaño pequeño sacrificará la eficiencia, pero la aplicación de nitruro de galio puede garantizar que la eficiencia siga siendo muy alta en el caso de un tamaño pequeño.
La industria de los motores ha cubierto todos los aspectos de nuestras vidas, incluidas las bicicletas eléctricas y herramientas eléctricas comunes, así como los robots de almacenamiento, los robots de subcontratación, los drones, los servos y los motores principales.
Tomemos el dron como ejemplo, si desea mejorar la resistencia, significa el requisito de una conversión de alta eficiencia; El volumen severo significa que el diseño integrado requiere una mayor densidad de potencia.
La aplicación del controlador GaN es una optimización integral sistemática del sistema del motor y la precisión del control del controlador mejorará enormemente. Debido a la reducción del tamaño del cuerpo del controlador y del motor, la aplicación de GaN es más propicia para el diseño del cuerpo del controlador y del motor, lo que optimizará el rendimiento general y el costo del sistema.
Anteriormente, la Unión Europea emitió un requisito obligatorio de titanio para la eficiencia energética del centro de datos en 2023. La eficiencia máxima del platino aumenta del 94% al 96% de la del titanio, lo que promoverá el diseño de la fuente de alimentación del servidor.
He Peng espera que en el futuro diseño del suministro de energía del servidor, se considere la eficiencia de la integración del centro de datos, la densidad de potencia de la integración y la reducción de costos.
Con la mejora de la tecnología de investigación y desarrollo de dispositivos GaN en el campo de alto voltaje en el futuro, GaN se utilizará ampliamente en OBC, BMS y accionamientos de motores.
En la actualidad, el GaN se utiliza principalmente en estaciones portátiles de almacenamiento de energía. El uso de GaN puede reducir el consumo de energía, aumentar la densidad de energía y reducir los costos.
¡Cuatro desafíos, cuatro oportunidades!
En la reunión, He Peng expuso cuatro aspectos sobre los desafíos y perspectivas de los dispositivos de nitruro de galio.
En comparación con los dispositivos de silicio, los dispositivos de GaN tienen ciertas ventajas en el área de Ron por unidad de área, pero desventajas en la capacidad de oblea y corriente. La solución es aumentar la capacidad de producción y reducir el costo de un solo troquel en modo IDM, y mejorar el proceso, aumentar el rendimiento y reducir el costo de la oblea.
En comparación con el silicio, el voltaje umbral y el voltaje máximo de GaN son bajos, lo que significa que la sensibilidad de la conducción de GaN es mayor. Hay dos soluciones. Una es introducir el pin SK, que puede desacoplar efectivamente el circuito de accionamiento y el circuito de potencia, y evitar la falla causada por un disparo falso. En segundo lugar, desde una sola tubería hasta el sellado, reduciendo efectivamente la tasa de fallas.
GaN está empaquetado principalmente en DFN y CSP, y su área de disipación de calor es menor que la del silicio. Podemos desarrollar paquetes con disipación de calor superior para aumentar el área de disipación de calor. Además, el desarrollo de formas de embalaje con mejor resistencia térmica, como el clip de cobre y el FLCSP, reducirá su resistencia térmica.
El alto voltaje de SiC es tan alto como 1700 V, y el voltaje más alto de GaN es de solo 650 V V. Por lo tanto, es necesario mejorar la ruta técnica y el proceso, de modo que el alto voltaje y la alta corriente de GaN se acerquen y rompan el límite teórico.En el escenario de aplicación de alta frecuencia, los controladores de accionamiento directo de GaN necesitan un rango de voltaje bajo, un voltaje de umbral bajo y un tiempo muerto excelente. Su material magnético debe tener una pérdida magnética baja, parámetros parásitos bajos y mejores características de alta frecuencia.
En el diseño de piezas magnéticas UHF, existen ciertos requisitos para una baja pérdida de CA, bajos parámetros parásitos y un diseño integrado. Además, en la aplicación de alta densidad de potencia, debido a los requisitos de disipación de calor del sistema y las características EMI generadas por el aumento de la densidad del sistema, se plantean requisitos más altos y también se requiere el diseño de PCB."Las características de conmutación superiores hacen que los dispositivos de potencia de GaN sean más propicios para el ahorro de energía y la reducción de emisiones, y las características de alta frecuencia de GaN también promueven el desarrollo de una alta densidad de potencia del sistema. Como nuevo dispositivo, la investigación, el desarrollo y la aplicación de GaN Todavía tenemos un enorme margen de mejora y potencial". Dijo Peng.
¡La "revolución" del nitruro de galio bajo una nueva aplicación!
En comparación con el silicio, el GaN tiene una banda prohibida amplia, una alta tasa de saturación de electrones, un alto campo de ruptura y un campo eléctrico, y una menor pérdida de conducción y características EMF. La energía GaN se utiliza principalmente en productos de consumo, vehículos de nueva energía, comunicaciones y centros de datos.En un contexto de picos de emisiones de dióxido de carbono y neutralidad de carbono, el nitruro de galio promueve la "revolución" de la conversión de energía."Según las estadísticas de la industria energética nacional en 2020, el consumo social de electricidad a nivel nacional ascendió a 7.5 billones de kWh. Bajo esta enorme cifra, la eficiencia del ahorro es enorme. A partir de esto, podemos ver que las características de baja pérdida de conmutación y alta frecuencia de GaN se utilizarán ampliamente en iluminación inteligente, conversión electromecánica, centros de datos, almacenamiento eléctrico inteligente y óptico inteligente. " He Peng, gerente senior de Innocenti, dijo en la reunión de análisis prospectivo de 2022 de Jibang Consulting Compound Semiconductor.
英诺赛科高级经理 贺鹏
La iluminación LED
En la fuente de alimentación de la unidad LED, el volumen del disipador de calor del dispositivo magnético y del dispositivo de alimentación representa más de 1/3 de la fuente de alimentación total. Es una mejor manera de realizar la miniaturización de la unidad LED y reducir el volumen del dispositivo magnético, reduciendo así el volumen del disipador de calor.
En comparación con el silicio, el nitruro de galio tiene un aumento significativo en la velocidad de conmutación, una disminución significativa en la pérdida de conmutación y un aumento significativo en la eficiencia. Generalmente, la búsqueda de un tamaño pequeño sacrificará la eficiencia, pero la aplicación de nitruro de galio puede garantizar que la eficiencia siga siendo muy alta en el caso de un tamaño pequeño.
Conversión electromecánica
La industria de los motores ha cubierto todos los aspectos de nuestras vidas, incluidas las bicicletas eléctricas y herramientas eléctricas comunes, así como los robots de almacenamiento, los robots de subcontratación, los drones, los servos y los motores principales.
Tomemos el dron como ejemplo, si desea mejorar la resistencia, significa el requisito de una conversión de alta eficiencia; El volumen severo significa que el diseño integrado requiere una mayor densidad de potencia.
La aplicación del controlador GaN es una optimización integral sistemática del sistema del motor y la precisión del control del controlador mejorará enormemente. Debido a la reducción del tamaño del cuerpo del controlador y del motor, la aplicación de GaN es más propicia para el diseño del cuerpo del controlador y del motor, lo que optimizará el rendimiento general y el costo del sistema.
centro de datos
Anteriormente, la Unión Europea emitió un requisito obligatorio de titanio para la eficiencia energética del centro de datos en 2023. La eficiencia máxima del platino aumenta del 94% al 96% de la del titanio, lo que promoverá el diseño de la fuente de alimentación del servidor.
He Peng espera que en el futuro diseño del suministro de energía del servidor, se considere la eficiencia de la integración del centro de datos, la densidad de potencia de la integración y la reducción de costos.
vehículo eléctrico
Con la mejora de la tecnología de investigación y desarrollo de dispositivos GaN en el campo de alto voltaje en el futuro, GaN se utilizará ampliamente en OBC, BMS y accionamientos de motores.
Almacenamiento de energía fotovoltaica
En la actualidad, el GaN se utiliza principalmente en estaciones portátiles de almacenamiento de energía. El uso de GaN puede reducir el consumo de energía, aumentar la densidad de energía y reducir los costos.
¡Cuatro desafíos, cuatro oportunidades!
En la reunión, He Peng expuso cuatro aspectos sobre los desafíos y perspectivas de los dispositivos de nitruro de galio.
Ron*Área vs precio y capacidad actual
En comparación con los dispositivos de silicio, los dispositivos de GaN tienen ciertas ventajas en el área de Ron por unidad de área, pero desventajas en la capacidad de oblea y corriente. La solución es aumentar la capacidad de producción y reducir el costo de un solo troquel en modo IDM, y mejorar el proceso, aumentar el rendimiento y reducir el costo de la oblea.
drive
En comparación con el silicio, el voltaje umbral y el voltaje máximo de GaN son bajos, lo que significa que la sensibilidad de la conducción de GaN es mayor. Hay dos soluciones. Una es introducir el pin SK, que puede desacoplar efectivamente el circuito de accionamiento y el circuito de potencia, y evitar la falla causada por un disparo falso. En segundo lugar, desde una sola tubería hasta el sellado, reduciendo efectivamente la tasa de fallas.
Y embalaje y disipación de calor.
GaN está empaquetado principalmente en DFN y CSP, y su área de disipación de calor es menor que la del silicio. Podemos desarrollar paquetes con disipación de calor superior para aumentar el área de disipación de calor. Además, el desarrollo de formas de embalaje con mejor resistencia térmica, como el clip de cobre y el FLCSP, reducirá su resistencia térmica.
Aplicaciones de alta tensión soportada y alta corriente
El alto voltaje de SiC es tan alto como 1700 V, y el voltaje más alto de GaN es de solo 650 V V. Por lo tanto, es necesario mejorar la ruta técnica y el proceso, de modo que el alto voltaje y la alta corriente de GaN se acerquen y rompan el límite teórico.En el escenario de aplicación de alta frecuencia, los controladores de accionamiento directo de GaN necesitan un rango de voltaje bajo, un voltaje de umbral bajo y un tiempo muerto excelente. Su material magnético debe tener una pérdida magnética baja, parámetros parásitos bajos y mejores características de alta frecuencia.
En el diseño de piezas magnéticas UHF, existen ciertos requisitos para una baja pérdida de CA, bajos parámetros parásitos y un diseño integrado. Además, en la aplicación de alta densidad de potencia, debido a los requisitos de disipación de calor del sistema y las características EMI generadas por el aumento de la densidad del sistema, se plantean requisitos más altos y también se requiere el diseño de PCB."Las características de conmutación superiores hacen que los dispositivos de potencia de GaN sean más propicios para el ahorro de energía y la reducción de emisiones, y las características de alta frecuencia de GaN también promueven el desarrollo de una alta densidad de potencia del sistema. Como nuevo dispositivo, la investigación, el desarrollo y la aplicación de GaN Todavía tenemos un enorme margen de mejora y potencial". Dijo Peng.
¡El nitruro de galio doméstico avanza a pasos agigantados!
Fundada en 2015, INSEC se centra en la I+D y la fabricación de dispositivos GaN de 8 pulgadas basados en silicio. Actualmente tiene su sede en Zhuhai y Suzhou.
Entre ellos, la base de producción en Zhuhai ya tiene una capacidad de producción mensual de 4K, y Suzhou ahora tiene una capacidad de producción de 6K a 10,000 piezas. En el futuro, la capacidad de producción total de Suzhou alcanzará los 65 por mes.En términos de productos, InnoSeco ha cubierto dispositivos de 150/200/260/480 mΩ en el campo de alto voltaje de 650 V. En la actualidad, hay muestras de dispositivos de 80 mω y se proporcionarán muestras a los clientes el próximo año.En términos de bajo voltaje, la producción en masa se realiza de 100 V a 150 V, lo que implica radar láser, rectificación síncrona y accionamiento por motor.Mientras tanto, InnoSeco está desarrollando voltajes más bajos, incluidos 30 V y 40 V, y dispositivos de menos de 3 Mω y 4 Mω.Anteriormente, TrendForce Jibang Consulting publicó la participación de mercado estimada de los fabricantes mundiales de energía GaN en 2021. En 2021, la cuota de mercado de InnoSeco subió al 20% de un solo golpe y saltó al tercer lugar a nivel mundial, beneficiándose principalmente del aumento sustancial en el envío de sus productos GaN de alto y bajo voltaje. Entre ellos, los productos de carga rápida entraron por primera vez en la cadena de suministro de los fabricantes de portátiles de primera línea.
Descargo de responsabilidad: este artículo es una reproducción de "Compound Semiconductor Market". Este artículo solo representa las opiniones personales del autor, no las de Sacco Micro y la industria. Es sólo para reimprimir y compartir para apoyar la protección de los derechos de propiedad intelectual. Indique la fuente original y el autor al reimprimir. Si hay alguna infracción, contáctenos para eliminarla.
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Pregunta: 3518641314 Gerente Li
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