2018年以降、窒化ガリウム技術に基づいて開発された多数の急速充電器が量産化され、窒化ガリウムは民生用電源分野でも正式に商業利用が開始された。

 

最近、窒化ガリウム半導体材料が「第14次五カ年計画」に正式に盛り込まれた。これは、窒化ガリウム産業が今後の発展において国家レベルから強力な支援を受けることを意味し、その将来性は非常に有望である。

 

窒化ガリウム（GaN）は、従来のシリコン（Si）技術よりも20倍高速に動作し、3倍の出力を実現できる第3世代半導体材料です。最先端の急速充電器製品に採用することで、既存製品をはるかに凌駕する性能を発揮し、同じサイズで出力電力を3倍に高めることができます。

 

窒化ガリウムの新技術は、5G通信、人工知能、自動運転、データセンター、急速充電など、幅広い用途に活用されています。中でも急速充電市場は最も急速に発展しており、先進技術が社会に恩恵をもたらすベンチマークとなる応用分野となっています。誰もが研究室から市場へ、新技術の利便性を享受できると言えるでしょう。また、急速充電の膨大な出荷量と需要は、窒化ガリウム技術の継続的な改良を後押ししています。急速充電と窒化ガリウムはまさに理想的な組み合わせと言えるでしょう。

With its excellent performance, the development of gallium nitride technology in fast charging sources has been rapid in the past two years, its popularity has been very fast, and it has been recognized by more and more brand customers and consumers. As the core device of gallium nitride fast charging, GaN power chips have always been the focus of everyone's attention.

Charging Head Networkは、長期にわたる追跡調査を通じて、過去2年間で、業界におけるGaNパワーチップのサプライヤー数が、当初の1、2社から10社以上に急増したことを把握しました。本日の記事では、現在の急速充電分野における窒化ガリウムパワーチップの主要プレーヤーについて詳しく解説します。

多くのメーカーが窒化ガリウムパワーデバイス市場に参入

Facing the growing fast charging market, there are 16 gallium nitride power chip suppliers around the world, including Navitas, PI, Innosec, Infineon, STMicroelectronics, Texas Instruments, GaNsystems, Ecomicro, Juneng Chuangxin, Dongke Semiconductor, Nitrogen Silicon Technology, Gallium Future, Quxin Micro, Transphorm, Nenghua, and Core Crown Technology.

特筆すべきは、イノセックの蘇州にある第3世代半導体製造拠点が昨年9月に設備搬入式を行ったことである。これは、イノセックの蘇州第3世代半導体製造拠点が工場建設段階から量産準備段階へと移行し始めたことを意味し、世界最大の窒化ガリウム工場の正式な完成を告げるとともに、中国のパワー半導体が新たな時代に突入したことを示している。

 

Charging Head Networkは分類作業を通じて、現在市場に出回っている密封型窒化ガリウムチップが以下の4種類に分類できることを突き止めた。

コントローラ＋ドライバ＋GaN：このアプローチは、老舗パワーチップブランドであるPI社によって代表されます。InSOP-24Dパッケージをベースに、メインコントローラ、窒化ガリウムパワーデバイス、同期整流コントローラなどを含む10種類以上の高集積窒化ガリウムチップを発売しています。PowiGaNチップは多くのブランドに採用され、パッケージ化された窒化ガリウム急速充電チップの分野でリーダー的存在となっています。

さらに、国内サプライヤーの中では、東科半導体が窒化ガリウムパワーデバイスを搭載した2つの主要制御チップDKG045QとDKG065Qをいち早く発売した。それぞれの最大出力は45Wと65Wである。両チップはシステムコストの削減と製品発売の迅速化に大きなメリットがあり、2021年には量産開​​始が見込まれている。

ドライバ＋GaN：この種のパッケージ型窒化ガリウムパワーチップは、主にNanoVis Semiconductor社が代表的です。同社は、ドライバ内蔵型窒化ガリウムパワーチップを業界で初めて発売したメーカーです。合理化された周辺設計により、エンジニアや電源メーカーから高い評価を得ています。2020年末までに、チップの出荷数は13万個を超えました。

Driver+2*GaN：2つの窒化ガリウムパワーデバイスとドライバを組み合わせたデュアルチューブハーフブリッジ製品。従来の窒化ガリウムパワーデバイスよりも集積度が高く、ACFアーキテクチャやLLCアーキテクチャの窒化ガリウム急速充電製品において、周辺機器設計の合理化を実現するために使用されます。現在、NanoVis Semiconductor、Infineon、STMicroelectronicsなどのメーカーが、このタイプのパッケージ化された窒化ガリウムチップの開発を計画しています。

ドライバ＋保護回路＋GaN：NanoVis Semiconductorは最近、GaN FET、ドライバ、ロジック保護デバイスを統合した新世代の窒化ガリウムパワーチップNV6128を発表しました。窒化ガリウムデバイスに保護回路を追加し、スイッチングトランジスタとロジック回路を統合することで、寄生パラメータの低減と応答時間の短縮を実現しています。このチップはデジタル入力と高性能な電力出力に対応しており、電力エンジニアはこれを基に、より高速で小型、かつ高速な電源を設計できます。

Gallium nitride chip brand inventory

以下のランキングは特に順不同であり、読者の便宜のためにブランド名でアルファベット順に並べているだけです。

アーク・アイケウェイ

 

Aiko Microelectronicsは、高電力密度総合ソリューションの開発に注力し、高電力密度電源システムが抱える課題やボトルネックの解決を使命としています。コアチームは、パワー半導体業界で20年以上の専門経験を有しています。継続的なイノベーションと先進的なシステムアーキテクチャ、そしてパワーデバイスと高効率パッケージングの高度な組み合わせにより、市場の将来的なニーズを満たす高品質、高効率、そして純粋な電源システムを実現します。

AC/DC急速充電ソリューションにおいて、アイコマイクロは独自の二次チップを発売するだけでなく、MOSFETパワーデバイスも独自に開発しています。様々な用途の電子製品における高電力密度への強い需要に応えるため、当社は継続的な投資、革新、研究開発に尽力し、パートナー企業と共に市場をリードし、未来を創造していきます。

コーヘニウス型エネルギー集中核

 

青島君能創新微電子有限公司は2018年7月に設立されました。同社は青島国際イノベーションパークに位置し、主に第3世代半導体である窒化ガリウム（GaN）の研究開発、設計、製造、販売を行っています。高性能かつ低コストのGaNパワーデバイス製品と技術ソリューションを業界に提供することに注力しています。

Juneng Chuangxinは、業界をリードするGaNパワーデバイスおよびアプリケーション設計技術を習得しており、業界の優れたリソースを統合してGaNデバイスの開発およびアプリケーションのエコシステムを構築することに尽力し、PD急速充電、スマートホーム機器、クラウドコンピューティング、5G通信などのためのローカルなコアコンポーネントサポートを提供しています。

上場企業である賽微電子（300456）および著名な投資ファンドの支援を受け、舒能創新は業界をリードする経営・技術チームを構築しました。製品開発および量産プロセスにおいて、常に高品質と高信頼性の要求を遵守しています。パートナー企業から広く認知されるとともに、第三世代半導体分野における国際的に名高い企業へと成長を遂げています。

民生用電源の分野において、Juneng Chuangxinは急速充電用途向けに国産のGaN材料およびデバイス技術ソリューションを提供しており、既存の窒化ガリウムパワーデバイスをベースにした65W、100W、120Wの窒化ガリウム急速充電リファレンスデザインを新たに発表した。

Corenergy Nenghua

 

江蘇能華微電子科技発展有限公司は、米国留学から帰国した医師によって2010年に設立されました。国内外の多くの専門家が集結した同社は、高性能窒化ガリウムエピタキシャル、ウェハー、デバイス、モジュールの設計、研究開発、生産、製造、販売を専門とするハイテク企業です。

Gallium nitride (GaN) is a representative of the new generation of compound semiconductors. Jiangsu Nenghua has established a GaN power device production line. The total planned investment of the project is 5 billion yuan, which will be invested in installments. The first phase investment is expected to exceed 1 billion. The company moved into Zhangjiagang National Remanufacturing Industrial Park in 2017. The new factory covers an area of ​​30,000 square meters and has dust-free workshops of Class 10,000, Class 1,000 and Class 100, equipped with advanced production equipment and professional technical personnel.

DANXI nitrogen silicon technology

 

Chengdu Nitrous Silicon Technology Co., Ltd. is a technology company focusing on the research and development of third-generation semiconductor gallium nitride power devices and ICs. It focuses on the design, development, sales and solution provision of gallium nitride power devices and their driver chips. The two founders of the company both have more than 5 years of relevant research and development experience in the gallium nitride field.

Nitrous Silicon Technologyは、2020年3月に中国初の窒化ガリウム超高速ドライバDX1001を発売した。同年4月には、同社のドライバチップと組み合わせた、国内量産レベルの650V窒化ガリウムパワーチップDX6515/6510/6508を発売し、PD急速充電業界に参入した。

It is worth mentioning that Nitrous Silicon Technology also launched the 650V/160mΩ gallium nitride transistor with the smallest size and strongest heat dissipation capability in the industry, leading the gallium nitride industry revolution. Based on existing gallium nitride power devices, Nitrogen Silicon Technology has launched 4 sets of domestic GaN fast charging reference designs to enrich the product selection needs of fast charging source engineers.

ドンケ ドンケ

 

Anhui Dongke Semiconductor Co., Ltd. was established in 2009 and is headquartered in Ma'anshan City, Anhui Province. It is mainly engaged in the research and development, production and sales of switching power supply chips, synchronous rectification chips, BUCK circuit power chips and other products. It has also established wholly-owned subsidiaries in Shenzhen and Wuxi and an Indian company to be responsible for global market sales and technical support.

東科半導体は、北京、青島、無錫、深圳に研究開発センターを設立しています。多くの帰国医師が研究開発を担当しています。安徽省馬鞍山には、20,000平方メートルのパッケージング工場と品質管理研究所があり、DIP-8/SOP-8/SM-7/SM-10/T O-220などの製品パッケージング能力を備えています。東科半導体の本社に設立された馬鞍山集積回路国家研究所は、チップの開封、故障解析、中間試験、ダイシング、高温・低温試験など、さまざまな分析能力を備えており、同社の製品品質と供給を確実に保証しています。

For applications in the field of fast charging, Dongke Semiconductor launched the industry's first power chip that encapsulates gallium nitride power devices, becoming a milestone in the development history of domestic gallium nitride fast charging.

GaNシステムGaNシステム

 

GaN Systemsは、2008年にカナダの首都オタワで設立されました。創設者は、ノーテルの元上級パワー半導体専門家です。同社は、エンハンスメントモード窒化ガリウムパワーデバイスの開発に注力しており、高性能かつ高信頼性のエンハンスメントモードシリコンベースGaN HEMTパワーデバイスを提供しています。

GaN Systems社は、GaNチップ設計、GaNPxチップスケールパッケージング技術の特許を取得しており、低電力の民生用電子機器から数十kW以上の産業用電源アプリケーションまでをカバーする、市場で最も包括的な650Vおよび100V製品シリーズを提供しています。

GaN Systems adopts a fabless model and works with world-class foundries and supply chains. Since the product began mass production in 2014, it has served more than 2,000 customers worldwide. It has sales branches and application support in China, Japan, South Korea, North America and Europe. It is understood that GaN Systems’ gallium nitride power chips have entered Philips’ fast charging supply chain.

GaNext ガリウムの未来

 

Zhuhai Gallium Future Technology Co., Ltd. was established in October 2020. The company is committed to technological innovation and leadership in third-generation semiconductor GaN-on-Si devices. Through a high starting point and a strong team, we will realize the localization of GaN technology, promote the advancement of GaN device technology, and achieve green and efficient use of energy through innovative design of power systems.

The company's founding team consists of three senior GaN-on-Si technology/industry experts, led by Professor Yu Hongyu from the Shenzhen-Hong Kong School of Microelectronics and the R&D VP of a well-known American gallium nitride company. The former co-founder of Huawei's GaN industry joins in to build a complete iron triangle of technology, manufacturing, and market, with accumulated experience. Through mature and leading products, we will promote the localization of GaN technology, rely on the support of China's huge power application market and the country's third-generation semiconductor industry policy, march towards the peak of the gallium nitride industry, and help achieve breakthroughs in the country's third-generation semiconductor industry goals.

GaNPower volume core micro

 

Suzhou Liangxin Micro Semiconductor Co., Ltd. is a company registered in China by Canadian GaNPower International Inc. GaNPower was established in Canada in 2015 and is headquartered in Vancouver, Canada. GaNPower is a well-known company in the global gallium nitride power device industry. Its current products mainly include enhanced gallium nitride power devices covering different current levels and packaging forms and advanced gallium nitride-based power electronics application solutions.

蘇州良信微電子有限公司は、2019年に蘇州工業園区第13回金鶏湖科学技術リーディングタレント賞を受賞しました。「窒化ガリウムパワーデバイスおよび関連産業応用」は、政府の重点支援プロジェクトに指定されました。同社の窒化ガリウムパワーデバイス製品は、業界で最も権威ある賞である2020年ASPENCORE中国IC設計成果賞の年間パワーデバイス賞を受賞しました。同社は現在、米国および中国で40件の特許および特許出願を保有しています。

Liuxin Micro Semiconductor社が、45W～300Wの急速充電に適した650V窒化ガリウム電源デバイスを発表したと報じられている。

イノサイエンス

 

Innosec Technology Co., Ltd. was established in December 2015. It is a national high-tech enterprise dedicated to the development and production of 8-inch gallium nitride on silicon power devices and radio frequency devices. Innosec is one of the world's largest gallium nitride power device IDM companies. It has the most experienced team in the gallium nitride field, advanced 8-inch machine equipment, and systematic R&D quality control and analysis capabilities, giving Innosec the market competitive advantage of first-class quality and performance of gallium nitride products.

Since establishing the world's first 8-inch enhancement-mode GaN-on-silicon power device mass production line in 2017, Innosec has released and sold a variety of GaN power devices below 650V. The performance indicators of the products have reached the international advanced level and can be widely used in many emerging fields, such as fast charging, 5G communications, artificial intelligence, autonomous driving, data centers, etc.

At present, Innosec has built the world's largest gallium nitride factory. In the USB PD gallium nitride fast charging market, Innosec's 650V high-voltage gallium nitride power devices have been used in many well-known brand products such as Nubia, Meizu, MOMAX, and ROCK. Innosec has recently launched second-generation InnoGaN products, with performance significantly improved compared to the previous generation.

さらに、イノセックは同期整流、DC-DC電圧変換、レーザーレーダーなどの分野に適した各種低電圧GaNパワーデバイスも発売しています。イノセックは、高電圧および低電圧の窒化ガリウム製品ラインを幅広く取り揃えている数少ないIDMチップメーカーの一つです。

インフィニオン インフィニオン

 

Infineon Technologies AG is the world's leading semiconductor technology company. We make people's lives more convenient, safer and environmentally friendly. Infineon's microelectronic products and solutions will lead you to a bright future. In the 2020 fiscal year (ending September 30), the company had sales of 8.5 billion euros and approximately 46,700 employees worldwide. In April 2020, Infineon officially completed the acquisition of Cypress Semiconductor, successfully becoming one of the top ten semiconductor manufacturers in the world.

インフィニオンのパワー＆センシングシステム事業部は、充電機器、電動工具、照明システムなどの小型軽量化とエネルギー効率の向上を実現する、幅広い電力、接続性、無線周波数（RF）、センシング技術を提供しています。新世代のシリコンベース／ワイドバンドギャップ半導体ソリューション（炭化ケイ素／窒化ガリウム）は、5G、ビッグデータ、再生可能エネルギー分野において、これまでにない卓越した性能と信頼性をもたらします。

高精度なXENSIVセンサーソリューションは、IoTデバイスに人間の感覚能力を与え、周囲の状況を感知して「本能的に」反応することを可能にします。オーディオアンプ製品は、パワー＆センシングシステム事業部の製品ラインを拡充し、スマートスピーカーをはじめとするオーディオアプリケーションデバイスに優れた音質体験を提供します。

ナビタス

 

Navitas Semiconductor is the world's leading gallium nitride power IC company. Founded in 2014 and headquartered in Ireland, it has a strong and growing team of experts in the power semiconductor industry. It has industry-leading experience in materials, devices, applications, systems, design and marketing. The company's founder holds more than 320 patents.

GaNFastパワーICは、GaNパワー（FET）と駆動、制御、保護機能を統合することで、モバイル、家電、企業向け、eモビリティ、新エネルギー市場向けに、より高速な充電、高電力密度、そして大幅な省エネルギーを実現します。Navitasは、GaNデバイス、チップ設計、パッケージング、アプリケーション、システムなど、あらゆる側面において120件以上の特許を取得済み、または出願中です。同社は、13万個以上のGaNFast窒化ガリウムパワーICの生産を完了し、出荷実績を誇り、製品品質と出荷量において世界をリードしています。

Recently, Nanovi Semiconductor has also launched the latest generation of gallium nitride power chip NV6128, which has built-in driver and protection functions and is suitable for high-power fast charging products. With its excellent product performance, Nanovi Semiconductor has become a supplier of gallium nitride chips for many well-known brands such as Xiaomi, OPPO, Lenovo, Dell, and LG, and has developed more than a hundred products based on GaNFast chips.

PI

 

Power Integrationsは、高電圧電力管理および制御分野に特化した高性能電子部品と電源ソリューションを提供する企業です。本社は米国シリコンバレーにあります。

PI社が提供する集積回路とダイオードは、モバイル機器、家電製品、スマートメーター、LED照明、産業機器など、多くの電子機器向けに小型でコンパクト、かつエネルギー効率の高いAC-DC電源を設計します。SCALE®ゲートドライバは、産業用モーター、太陽光発電・風力発電システム、電気自動車、高電圧直流送電など、高出力アプリケーションにおける効率、信頼性、コスト効率を向上させます。

Since its introduction in 1998, Power Integrations' EcoSmart® energy-saving technology has saved billions of dollars in energy consumption and avoided millions of tons of carbon emissions. Due to the environmental impact of its products, Power Integrations' stock has been included in the Environmental Technology Stock Index sponsored by Cleantech Group LLC and Clean Edge.

Charging Head Networkが分解調査を行った結果、PIの窒化ガリウムチップがXiaomi、OPPO、ANKER、Lulian、Belkinなど多くのブランドの急速充電製品に採用されていることが判明した。さらにPIは、急速充電器に使用した場合にサイズを40%縮小できる新しいMinE-CAP ICも発表した。

STマイクロエレクト​​ロニクス

 

STMicroelectronics (ST) is the world's leading semiconductor company, providing smart, energy-efficient products and solutions that are closely related to daily life. STMicroelectronics' products are ubiquitous and we are committed to working with customers to enable smart driving, smart factories, smart cities and smart homes, as well as next-generation mobile and IoT products. Enjoy technology and enjoy life. STMicroelectronics advocates the concept of technology leading smart life (life.augmented). STMicroelectronics’ net revenue in 2018 was US$9.66 billion and it has more than 100,000 customers worldwide.

Currently, STMicroelectronics has launched a GaN half-bridge device with a built-in driver and two gallium nitride chips, and has launched a set of 65W gallium nitride fast charging reference design based on this chip.

テキサス・インスツルメンツ

 

テキサス・インスツルメンツ（TI）は、アナログおよび組み込みプロセッシングチップの設計、製造、テスト、販売を行う世界有数の半導体企業です。TIは数十年にわたり、80,000万種類を超える製品を通じて、約100,000万社のお客様が電力効率の向上、データの正確なセンシングと伝送、そして産業機器、自動車、パーソナルエレクトロニクス、通信機器、エンタープライズシステムといった市場への参入に向けた設計の中核となる制御や処理機能の提供を実現できるよう支援してきました。

テキサス・インスツルメンツは、2020年11月10日に、650Vと600Vの2種類の窒化ガリウム（GaN）パワーデバイスを発表し、高電圧パワーマネジメント製品ラインをさらに充実・拡充しました。この新しいGaN FETファミリーは、高速スイッチング2.2MHzの統合ゲートドライバを搭載しており、既存ソリューションと比較して、電力密度を2倍に高め、最大99%の効率を実現するとともに、パワーマグネティックスのサイズを59%削減できます。

経典

 

Transphorm designs, manufactures and sells high-performance, high-reliability gallium nitride (GaN) semiconductor power devices for high-voltage power conversion applications. Transphorm holds an extremely large intellectual property portfolio, with more than 1,000 patents approved and awaiting approval around the world. It is one of the first IDM companies in the industry to produce GaN FETs certified by JEDEC and AEC-Q101.

Thanks to its vertically integrated business model, Transphorm is able to innovate at every stage of product and technology development - including design, manufacturing, device and application support. The charging head website dismantled and learned that a 65W gallium nitride charger previously launched by ROMOSS has official Transphorm GaN devices built into it.

XINGUAN XINGUAN テクノロジー

 

Dalian Xinguan Technology Co., Ltd. is the world's leading manufacturer of third-generation semiconductor gallium nitride epitaxy and devices. It is committed to the research and development, design, production and promotion of silicon-based gallium nitride epitaxy and power devices. It has advanced epitaxial materials and power device production lines and provides 650V full-scale power device products. The application of power power covers the range from tens of watts to several kilowatts. It is widely used in consumer electronics (fast charging, high-power adapters, etc.), industrial electronics and automotive electronics.

The characteristics of the core cap gallium nitride power device are that it is compatible with standard MOS drivers and has simple application design. It has a breakdown voltage of over 1500V and is safe to use.

充電ヘッドネットワークの概要

3年前、GaN技術が民生用電源分野で商用化されて以来、現在では数百種類ものGaN急速充電器が市場に出回っており、市場は急速に発展している。これは、大手携帯電話・ノートパソコンメーカーの相次ぐ参入によって生み出されたブランド力によるものもあるが、同時に、窒化ガリウム急速充電エコシステムの着実な進歩も大きく影響している。

According to the incomplete statistics of the charging head website, there are as many as 16 gallium nitride chip suppliers that have entered the fast charging market, with hundreds of solutions; and covering a variety of packaging methods, they can fully meet the current fast charging source market’s selection needs for core devices.

It is believed that with the strong support of the gallium nitride industry in the country’s 14th Five-Year Plan, more and more manufacturers of gallium nitride power chips will enter the market. Not only will product types be further improved, but more importantly, when the gallium nitride industry develops on a large scale, the cost for power supply manufacturers to develop gallium nitride fast charging will be optimized; and gallium nitride power chips will also become the first choice for more and more high-performance fast charging source products.

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