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As oportunidades dos quatro gemidos de nitrogênio no novo campo de aplicação!
2022-03-17
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Em 2021, com a crescente procura de 5G, electrónica de consumo, conversão de energia industrial e novos veículos energéticos, a procura de estações base, transdutores e estações de carregamento aumentará substancialmente, e a procura de alimentadores de nitreto de gálio e de carboneto de silício aumentará.De acordo com a TrendForce Jibang Consulting Research, o tamanho do mercado de componentes de energia GaN atingirá US$ 1.32 bilhão até 2025, com uma taxa composta de crescimento anual de 94%.
Comparado com o silício, o GaN possui amplo intervalo de banda, alta taxa de saturação de elétrons, alto campo de ruptura e campo elétrico e menor perda de condução e características EMF. A energia GaN é usada principalmente em produtos de consumo, veículos de novas energias, comunicações e data centers.Num contexto de pico de emissões de dióxido de carbono e neutralidade de carbono, o nitreto de gálio promove a "revolução" da conversão de energia."De acordo com as estatísticas nacionais da indústria energética em 2020, o consumo nacional de electricidade social chega a 7.5 biliões de kWh. Sob este enorme número, a eficiência da poupança é enorme. A partir disso, podemos ver que as características de baixa perda de comutação e alta frequência do GaN serão amplamente utilizadas em iluminação inteligente, conversão eletromecânica, data center, armazenamento elétrico inteligente e óptico inteligente. " He Peng, gerente sênior da Innocenti, disse na reunião de análise prospectiva de 2022 da Jibang Consulting Compound Semiconductor.
英诺赛科高级经理 贺鹏
Na fonte de alimentação da unidade de LED, o volume do dissipador de calor do dispositivo magnético e do dispositivo de alimentação é responsável por mais de 1/3 da fonte de alimentação total. É a melhor forma de realizar a miniaturização do drive de LED e reduzir o volume do dispositivo magnético, reduzindo assim o volume do dissipador de calor.
Comparado com o silício, o nitreto de gálio apresenta um aumento significativo na velocidade de comutação, uma diminuição significativa na perda de comutação e um aumento significativo na eficiência. Geralmente, a busca pelo tamanho pequeno sacrificará a eficiência, mas a aplicação de nitreto de gálio pode garantir que a eficiência ainda seja muito alta no caso do tamanho pequeno.
A indústria de acionamento motorizado cobriu todos os aspectos de nossas vidas, incluindo bicicletas elétricas comuns e ferramentas elétricas, bem como robôs de armazenamento, robôs terceirizados, drones, servos e o acionamento principal de motores.
Tomemos o drone como exemplo, se você quiser melhorar a resistência, isso significa a exigência de conversão de alta eficiência; O grande volume significa que o design integrado requer maior densidade de potência.
A aplicação do driver GaN é uma otimização sistemática e abrangente do sistema motor, e a precisão de controle do controlador será bastante melhorada. Devido à redução do tamanho do acionador e do corpo do motor, a aplicação de GaN é mais propícia ao projeto do acionador e do corpo do motor, o que otimizará o desempenho geral e o custo do sistema.
Anteriormente, a União Europeia emitiu um requisito obrigatório de titânio para eficiência energética de data centers em 2023. A eficiência máxima da platina aumentou de 94% para 96% do titânio, o que promoverá o design da fonte de alimentação do servidor.
He Peng espera que no projeto futuro da fonte de alimentação do servidor, a eficiência da integração do data center, a densidade de potência da integração e a redução de custos sejam consideradas.
Com o aprimoramento da tecnologia de pesquisa e desenvolvimento de dispositivos GaN no campo de alta tensão no futuro, o GaN será amplamente utilizado em OBC, BMS e acionamento motorizado.
Atualmente, o GaN é usado principalmente em estações portáteis de armazenamento de energia. O uso de GaN pode reduzir o consumo de energia, aumentar a densidade de energia e reduzir custos.
Quatro desafios, quatro oportunidades!
Na reunião, He Peng apresentou quatro aspectos sobre os desafios e perspectivas dos dispositivos de nitreto de gálio.
Comparados aos dispositivos de silício, os dispositivos GaN têm certas vantagens na área Ron por unidade de área, mas desvantagens no wafer e na capacidade de corrente. A solução é aumentar a capacidade de produção e reduzir o custo da matriz única no modo IDM, além de melhorar o processo, aumentar o rendimento e reduzir o custo do wafer.
Em comparação com o silício, a tensão limite e a tensão máxima do GaN são baixas, o que significa que a sensibilidade da condução do GaN é maior. Existem duas soluções. Uma é introduzir o pino SK, que pode desacoplar efetivamente o circuito de acionamento e o circuito de alimentação e evitar a falha causada por falso acionamento. Em segundo lugar, do tubo único à vedação, reduzindo efetivamente a taxa de falhas.
GaN é embalado principalmente em DFN e CSP, e sua área de dissipação de calor é menor que a do silício. Podemos desenvolver embalagens com dissipação de calor superior para aumentar a área de dissipação de calor. Além disso, o desenvolvimento de embalagens com melhor resistência térmica, como clip de cobre e FLCSP, tornará sua resistência térmica menor.
A alta tensão do SiC chega a 1700 V, e a tensão mais alta do GaN é de apenas 650 V V. Portanto, é necessário melhorar a rota técnica e o processo, para que a alta tensão e a alta corrente do GaN se aproximem e rompam o limite teórico.No cenário de aplicação de alta frequência, os drivers de acionamento direto GaN precisam de faixa de baixa tensão, tensão de limite baixo e tempo morto superbom. Seu material magnético precisa ter baixa perda magnética, baixos parâmetros parasitas e melhores características de alta frequência.
No projeto de peças magnéticas UHF, existem certos requisitos para baixa perda de CA, baixos parâmetros parasitas e design integrado. Além disso, na aplicação de alta densidade de potência, devido à exigência de dissipação de calor do sistema e às características EMI trazidas pelo aumento da densidade do sistema, requisitos mais elevados são apresentados e o projeto de PCB também é necessário."As características de comutação superiores tornam os dispositivos de energia GaN mais propícios à economia de energia e à redução de emissões, e as características de alta frequência do GaN também promovem o desenvolvimento de alta densidade de potência do sistema. Como um novo dispositivo, a pesquisa, desenvolvimento e aplicação de GaN ainda temos um enorme espaço para melhorias e potencial." He Peng disse.
"Revolução" do nitreto de gálio sob nova aplicação!
Comparado com o silício, o GaN possui amplo intervalo de banda, alta taxa de saturação de elétrons, alto campo de ruptura e campo elétrico e menor perda de condução e características EMF. A energia GaN é usada principalmente em produtos de consumo, veículos de novas energias, comunicações e data centers.Num contexto de pico de emissões de dióxido de carbono e neutralidade de carbono, o nitreto de gálio promove a "revolução" da conversão de energia."De acordo com as estatísticas nacionais da indústria energética em 2020, o consumo nacional de electricidade social chega a 7.5 biliões de kWh. Sob este enorme número, a eficiência da poupança é enorme. A partir disso, podemos ver que as características de baixa perda de comutação e alta frequência do GaN serão amplamente utilizadas em iluminação inteligente, conversão eletromecânica, data center, armazenamento elétrico inteligente e óptico inteligente. " He Peng, gerente sênior da Innocenti, disse na reunião de análise prospectiva de 2022 da Jibang Consulting Compound Semiconductor.
英诺赛科高级经理 贺鹏
Iluminação LED
Na fonte de alimentação da unidade de LED, o volume do dissipador de calor do dispositivo magnético e do dispositivo de alimentação é responsável por mais de 1/3 da fonte de alimentação total. É a melhor forma de realizar a miniaturização do drive de LED e reduzir o volume do dispositivo magnético, reduzindo assim o volume do dissipador de calor.
Comparado com o silício, o nitreto de gálio apresenta um aumento significativo na velocidade de comutação, uma diminuição significativa na perda de comutação e um aumento significativo na eficiência. Geralmente, a busca pelo tamanho pequeno sacrificará a eficiência, mas a aplicação de nitreto de gálio pode garantir que a eficiência ainda seja muito alta no caso do tamanho pequeno.
Conversão eletromecânica
A indústria de acionamento motorizado cobriu todos os aspectos de nossas vidas, incluindo bicicletas elétricas comuns e ferramentas elétricas, bem como robôs de armazenamento, robôs terceirizados, drones, servos e o acionamento principal de motores.
Tomemos o drone como exemplo, se você quiser melhorar a resistência, isso significa a exigência de conversão de alta eficiência; O grande volume significa que o design integrado requer maior densidade de potência.
A aplicação do driver GaN é uma otimização sistemática e abrangente do sistema motor, e a precisão de controle do controlador será bastante melhorada. Devido à redução do tamanho do acionador e do corpo do motor, a aplicação de GaN é mais propícia ao projeto do acionador e do corpo do motor, o que otimizará o desempenho geral e o custo do sistema.
data center
Anteriormente, a União Europeia emitiu um requisito obrigatório de titânio para eficiência energética de data centers em 2023. A eficiência máxima da platina aumentou de 94% para 96% do titânio, o que promoverá o design da fonte de alimentação do servidor.
He Peng espera que no projeto futuro da fonte de alimentação do servidor, a eficiência da integração do data center, a densidade de potência da integração e a redução de custos sejam consideradas.
veículo eléctrico
Com o aprimoramento da tecnologia de pesquisa e desenvolvimento de dispositivos GaN no campo de alta tensão no futuro, o GaN será amplamente utilizado em OBC, BMS e acionamento motorizado.
Armazenamento de energia fotovoltaica
Atualmente, o GaN é usado principalmente em estações portáteis de armazenamento de energia. O uso de GaN pode reduzir o consumo de energia, aumentar a densidade de energia e reduzir custos.
Quatro desafios, quatro oportunidades!
Na reunião, He Peng apresentou quatro aspectos sobre os desafios e perspectivas dos dispositivos de nitreto de gálio.
Ron*Área vs preço e capacidade atual
Comparados aos dispositivos de silício, os dispositivos GaN têm certas vantagens na área Ron por unidade de área, mas desvantagens no wafer e na capacidade de corrente. A solução é aumentar a capacidade de produção e reduzir o custo da matriz única no modo IDM, além de melhorar o processo, aumentar o rendimento e reduzir o custo do wafer.
distância
Em comparação com o silício, a tensão limite e a tensão máxima do GaN são baixas, o que significa que a sensibilidade da condução do GaN é maior. Existem duas soluções. Uma é introduzir o pino SK, que pode desacoplar efetivamente o circuito de acionamento e o circuito de alimentação e evitar a falha causada por falso acionamento. Em segundo lugar, do tubo único à vedação, reduzindo efetivamente a taxa de falhas.
E embalagem e dissipação de calor.
GaN é embalado principalmente em DFN e CSP, e sua área de dissipação de calor é menor que a do silício. Podemos desenvolver embalagens com dissipação de calor superior para aumentar a área de dissipação de calor. Além disso, o desenvolvimento de embalagens com melhor resistência térmica, como clip de cobre e FLCSP, tornará sua resistência térmica menor.
Aplicações de alta tensão suportável e alta corrente
A alta tensão do SiC chega a 1700 V, e a tensão mais alta do GaN é de apenas 650 V V. Portanto, é necessário melhorar a rota técnica e o processo, para que a alta tensão e a alta corrente do GaN se aproximem e rompam o limite teórico.No cenário de aplicação de alta frequência, os drivers de acionamento direto GaN precisam de faixa de baixa tensão, tensão de limite baixo e tempo morto superbom. Seu material magnético precisa ter baixa perda magnética, baixos parâmetros parasitas e melhores características de alta frequência.
No projeto de peças magnéticas UHF, existem certos requisitos para baixa perda de CA, baixos parâmetros parasitas e design integrado. Além disso, na aplicação de alta densidade de potência, devido à exigência de dissipação de calor do sistema e às características EMI trazidas pelo aumento da densidade do sistema, requisitos mais elevados são apresentados e o projeto de PCB também é necessário."As características de comutação superiores tornam os dispositivos de energia GaN mais propícios à economia de energia e à redução de emissões, e as características de alta frequência do GaN também promovem o desenvolvimento de alta densidade de potência do sistema. Como um novo dispositivo, a pesquisa, desenvolvimento e aplicação de GaN ainda temos um enorme espaço para melhorias e potencial." He Peng disse.
O nitreto de gálio doméstico está avançando aos trancos e barrancos!
Fundada em 2015, a INSEC se concentra em pesquisa e desenvolvimento e fabricação de dispositivos GaN baseados em silício de 8 polegadas. Atualmente, está sediada em Zhuhai e Suzhou.
Entre eles, a base de produção em Zhuhai já tem capacidade de produção mensal de 4K, e Suzhou agora tem capacidade de produção de 6K a 10,000 peças. No futuro, a capacidade total de produção de Suzhou chegará a 65 mil por mês.Em termos de produtos, a InnoSeco cobriu dispositivos 150/200/260/480mΩ no campo de alta tensão de 650V. Atualmente, existem amostras de dispositivos de 80mω e amostras serão fornecidas aos clientes no próximo ano.Em termos de baixa tensão, a produção em massa é realizada de 100V a 150V, envolvendo radar a laser, retificação síncrona e acionamento motorizado.Enquanto isso, a InnoSeco está desenvolvendo tensões mais baixas, incluindo 30V e 40V, e dispositivos menores que 3Mω e 4Mω.Anteriormente, a TrendForce Jibang Consulting divulgou a participação de mercado estimada dos fabricantes globais de energia GaN em 2021. Em 2021, a participação de mercado da InnoSeco subiu para 20% de uma só vez, e saltou para o terceiro lugar no mundo, beneficiando-se principalmente do aumento substancial no envio de seus produtos GaN de alta e baixa tensão. Entre eles, produtos de carregamento rápido entraram pela primeira vez na cadeia de suprimentos dos fabricantes de notebooks de primeira linha.
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