Заменит ли нитрид галлия кремний на рынке силовой электроники?

Кристал нитрида галлия

Спрос на более эффективную силовую электронику стимулирует рост на рынке нитрида галлия (GaN). GaN — широкополосный полупроводниковый материал с высокой подвижностью — слабо нагревается и обладает хорошей теплоотдачей. Это позволяет повысить производительность высокомощных высокочастотных компонентов, используемых в аэрокосмической и оборонной промышленности, а также использовать для замены кремниевых компонентов переключения тока, используемых в гибридных и электрических транспортных средствах. Инвесторы также видят свой потенциал в применении для устройств беспроводной связи и датчиков, используемых в автономных транспортных средствах.

Согласно исследованиям Transparency Market Research, в 2015 году четыре компании владели более чем 65% глобального рынка полупроводников GaN, а Efficient Power Conversion Corporation владеет 19,2% акций мирового рынка, а затем NXP Semiconductors, GaN Systems и Cree. По прогнозам аналитической компании, глобальный рынок GaN достигнет 3 438 млн. долл. США к 2024 году (по сравнению с 870 млн. долл. США в 2015 году) с ежегодным темпом роста в 17,0% (CAGR) с 2016 по 2024 год.

подложка GaN

Использование GaN в вооруженных силах было ключевым фактором роста его рынка. На протяжении более 20 лет устройства GaN разрабатывались и применялись в микроволновых и радиочастотных устройствах беспроводной связи, предлагая новые преимущества по сравнению с традиционными полупроводниковыми полевыми транзисторами (МОП-транзисторами). Разработки в области корпусов привели к усовершенствованным устройствам GaN и GaN-enhanced, которые могут работать при более высоких давлениях и температурах, чем при использовании предыдущих технологий.

По сравнению с кремниевыми и кремниевыми карбидными устройствами, которые также были разработаны для использования в высоковольтной силовой электронике, полупроводники GaN остаются относительно дорогими для производства. Контраст особенно впечатляет, поскольку стоимость производства кремния продолжает снижаться. Кроме того, существующие методы производства GaN не очень масштабируемы, а потребность в специальной упаковке и поддерживающей электронике делает их еще более дорогостоящими для широкого коммерческого использования.

Преимущества GaN-on-SiC


Несмотря на высокие издержки производства, GaN по-прежнему выделяется высокой скоростью переключения, высокой теплоотдачей и надежностью для высоких напряжений, что делает его более эффективным, чем кремний в некоторых приложениях. И поскольку он мало греется и является хорошим рассеивателем тепла, он позволяет уменьшить вес и сложность радиаторов, используемых в настоящее время в электромобилях. Низкие потери мощности также делают его привлекательным для быстрой зарядки.

По этим причинам, GaN электроника привлекают интересы автопроизводителей, стремящихся увеличить свое присутствие на рынке электрических транспортных средств. Например, венчурная группа автопроизводителей, BMW i Ventures недавно приняли решение о финансировании серии US $ 37 млн для производителя GaN Systems. Инвестиции связаны с целями автопроизводителя по расширению производства электрических и гибридных автомобилей на две трети или до 100 000 единиц в этом году. BMW также ставит долгосрочную цель увеличить свою долю в электромобилях и гибридных автомобилях до 25% от своих продаж к 2025 году.

«Транзисторы на основе нитрида галлия стали, на мой взгляд, являются следующим большим шагом в миниатюризации. Мы видели, что системы составляют одну четверть размера корпуса, обеспечивая при этом лучшую эффективность, чем традиционные альтернативы на основе кремния. С помощью GaN любая система, которая нуждается в мощности, может стать меньше, легче и эффективнее. Эти возможности особенно актуальны в автомобильном секторе », — сказал управляющий директор BMW i Ventures Уве Хигген в заявлении после финансирования GaN Systems.

GaN Systems

GaN Systems направит финансирование в маркетинг, для еще большего роста продаж, и инвестирует в расширение своих R&D возможностей для небольших и более эффективных GaN продуктов.

Другие исследования по совершенствованию технологии GaN, которые формируют отрасль, включают в себя новый выпрямитель GaN от MIT, который использует полевые кольца для увеличения напряжения блокировки и уменьшения токов обратной утечки. Транзистор GaN, с затвором впрыска (gate-injected), разрабатываемый Panasonic, предназначен для снижения потерь в устройствах с переключением тока. Наконец, Efficient Power Conversion Corporation (EPC) расширяет свои исследования и разработки для транзисторов и интегральных схем GaN с улучшенным режимом с открытием своего нового центра приложений в Блэксбурге, штат Вирджиния в этом году.

Тип статьи:
Перевод
Источник:
0
05.09.2017
74

Комментарии

Нет комментариев. Ваш будет первым!