새로운 응용 분야에서 신음하는 4대 질소의 기회!

2022-03-17 304

2021년에는 5G, 가전제품, 산업 에너지 전환 및 신에너지 차량에 대한 수요가 증가함에 따라 기지국, 변환기 및 충전소에 대한 수요가 크게 증가하고 질화갈륨 및 탄화규소 피더에 대한 수요도 증가할 것입니다.TrendForce Jibang Consulting Research에 따르면 GaN 전력 부품 시장 규모는 1.32년까지 연평균 성장률 2025%로 94억 XNUMX천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다.

질화갈륨 "혁명"이 신규 적용중!

실리콘에 비해 GaN은 넓은 밴드 갭, 높은 전자 포화율, 높은 항복 필드 및 전기장, 낮은 전도 손실 및 EMF 특성을 갖습니다. GaN 에너지는 주로 소비재, 신에너지 차량, 통신 및 데이터 센터에 사용됩니다.최고 이산화탄소 배출과 탄소 중립을 배경으로 질화갈륨은 에너지 전환의 '혁명'을 촉진합니다.“2020년 국가 전력산업 통계에 따르면 전국 사회적 전력 소비량은 7.5조XNUMX억kWh에 달한다. 이 엄청난 수치에 따른 절약 효율성은 엄청나다. 이를 통해 GaN의 낮은 스위칭 손실과 고주파 특성이 스마트 조명, 전기 기계 변환, 데이터 센터, 지능형 전기 및 지능형 광 저장 장치에 널리 사용될 것임을 알 수 있습니다. " Innocenti의 He Peng 수석 관리자는 Jibang Consulting 복합 반도체의 2022년 미래 전망 분석 회의에서 이렇게 말했습니다.

英诺赛科高级经리 贺鹏

LED 조명

LED 구동 전원에서 자기소자 및 전력소자의 방열판 부피가 전체 전원의 1/3 이상을 차지한다. 이는 LED 구동의 소형화를 실현하고 자기 소자의 부피를 줄여 방열판의 부피를 줄이는 더 나은 방법입니다.

실리콘에 비해 질화갈륨은 스위칭 속도가 크게 증가하고 스위칭 손실이 크게 감소하며 효율이 크게 향상됩니다. 일반적으로 작은 크기를 추구하면 효율이 희생되지만 질화갈륨을 적용하면 작은 크기에서도 여전히 매우 높은 효율을 보장할 수 있습니다.

전기기계적 변환

모터구동 산업은 일반 전기자전거, 전동공구는 물론 창고 로봇, 아웃소싱 로봇, 드론, 서보, 모터의 주구동 장치까지 우리 삶의 모든 면을 포괄하고 있습니다.

드론을 예로 들면, 지구력을 향상시키려면 고효율 변환이 필요하다는 의미입니다. 가혹한 볼륨은 통합 설계에 더 높은 전력 밀도가 필요하다는 것을 의미합니다.

GaN 드라이버의 적용은 모터 시스템의 체계적이고 포괄적인 최적화이며 컨트롤러의 제어 정확도가 크게 향상됩니다. 드라이버와 모터 본체의 크기가 줄어들기 때문에 GaN을 적용하면 드라이버와 모터 본체의 설계에 더 도움이 되어 시스템의 전체 성능과 비용이 최적화됩니다.

데이터 센터

이전에 유럽연합은 2023년에 데이터센터의 에너지 효율성에 대한 의무적 티타늄 요구 사항을 발표했습니다. 백금의 최고 효율이 티타늄의 94%에서 96%로 증가되어 서버 전원 공급 장치 설계가 촉진됩니다.

He Peng은 향후 서버 전원 공급 장치 설계에서 데이터 센터 통합의 효율성, 통합의 전력 밀도 및 비용 절감이 고려될 것으로 기대합니다.

전기 자동차

향후 고전압 분야에서 GaN 장치의 연구 개발 기술이 향상됨에 따라 GaN은 OBC, BMS 및 모터 드라이브에 널리 사용될 것입니다.

태양광 에너지 저장

현재 GaN은 주로 휴대용 에너지 저장 스테이션에 사용됩니다. GaN을 사용하면 전력 소비를 줄이고 전력 밀도를 높이며 비용을 절감할 수 있습니다.

출처: Paixin. com

네 가지 도전, 네 가지 기회!

회의에서 He Peng은 질화갈륨 장치의 과제와 전망에 대해 네 가지 측면을 제시했습니다.

Ron*면적과 가격 및 현재 용량 비교

실리콘 장치와 비교하여 GaN 장치는 단위 면적당 Ron 영역에서 특정 장점을 가지고 있지만 웨이퍼 및 전류 용량에서는 단점이 있습니다. 해결책은 IDM 모드에서 생산 능력을 늘리고 단일 다이의 비용을 절감하며, 공정을 개선하고 수율을 높이며 웨이퍼 비용을 줄이는 것입니다.

드라이브

실리콘에 비해 GaN의 문턱전압과 최대전압이 모두 낮아 GaN 구동의 감도가 높다는 뜻이다. 두 가지 해결책이 있습니다. 하나는 드라이브 회로와 전원 회로를 효과적으로 분리하고 잘못된 트리거링으로 인한 오류를 방지할 수 있는 SK 핀을 도입하는 것입니다. 둘째, 단일 파이프에서 밀봉까지 효과적으로 실패율을 줄입니다.

그리고 포장 및 방열.

GaN은 주로 DFN과 CSP로 패키징되며 방열 면적은 실리콘보다 적습니다. 우리는 방열 면적을 늘리기 위해 최고의 방열 기능을 갖춘 패키지를 개발할 수 있습니다. 또한, 구리 클립, FLCSP 등 내열성이 향상된 패키징 형태의 개발로 인해 내열성이 더욱 낮아질 것입니다.

높은 내전압 및 고전류 애플리케이션

SiC의 고전압은 1700V에 달하고 GaN의 최고 전압은 650VV에 불과하다. 따라서 GaN의 고전압, 고전류가 접근하여 돌파할 수 있도록 기술 경로와 프로세스를 개선해야 한다. 이론적 한계.고주파 애플리케이션 시나리오에서 GaN 직접 구동 드라이버에는 낮은 전압 범위, 낮은 임계 전압 및 매우 우수한 데드 타임이 필요합니다. 자성 재료는 낮은 자기 손실, 낮은 기생 매개변수 및 더 나은 고주파 특성을 가져야 합니다.

UHF 자기 부품 설계에는 낮은 AC 손실, 낮은 기생 매개변수 및 통합 설계에 대한 특정 요구 사항이 있습니다. 또한, 높은 전력 밀도를 적용하는 경우 시스템 밀도 증가에 따른 시스템 방열 및 EMI 특성 요구 사항으로 인해 더 높은 요구 사항이 제시되고 PCB 설계도 필요합니다."우수한 스위칭 특성으로 인해 GaN 전력 장치는 에너지 절약 및 방출 감소에 더욱 도움이 되며 GaN의 고주파 특성은 시스템의 고전력 밀도 개발도 촉진합니다. 새로운 장치로서 GaN의 연구 개발 및 응용이 이루어지고 있습니다. 여전히 개선의 여지와 잠재력이 큽니다." 허펑이 말했다.

국내 질화 갈륨이 비약적으로 발전하고 있습니다!

2015년에 설립된 INSEC는 8인치 실리콘 기반 GaN 장치의 R&D 및 제조에 중점을 두고 있습니다. 현재 주하이(Zhuhai)와 쑤저우(Suzhou)에 본사를 두고 있습니다.

그 중 주하이의 생산 기지는 이미 월 4K의 생산 능력을 갖추고 있으며, 쑤저우의 생산 능력은 현재 6K에서 10,000개에 달합니다. 앞으로 쑤저우의 전체 생산 능력은 월 65개에 달할 것입니다.제품 측면에서 InnoSeco는 150V 고전압 분야의 200/260/480/650mΩ 장치를 다루었습니다. 현재 80mΩ 장치 샘플이 있으며 내년에 샘플이 고객에게 제공될 예정입니다.저전압 측면에서는 레이저 레이더, 동기 정류, 모터 구동 등을 포함하여 100V에서 150V까지 대량 생산이 실현됩니다.한편, 이노세코는 30V, 40V 등 저전압과 3MΩ, 4MΩ 이하의 디바이스를 개발하고 있다.앞서 TrendForce Jibang Consulting은 2021년 글로벌 GaN 전력 제조업체의 예상 시장 점유율을 발표했습니다. 2021년 이노세코의 시장점유율은 단숨에 20%까지 올라 세계 XNUMX위로 도약했다. 주로 고전압 및 저전압 GaN 제품 출하량의 대폭적인 증가에 힘입었다. 이 중 고속 충전 제품은 처음으로 1차 노트북 제조업체의 공급망에 진입했습니다.

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