「推薦收藏」全球GaN功率半導體廠商資料曝光

GaN材料原先被用為如藍色LED等LED類產品的主要原料，但是由於GaN具有高硬度與高能隙的特性，並且GaN功率元件可以在矽基質上成長，在面積與整體成本考量上，也具有比碳化矽元件更划算的可能性。

矽基GaN器件更適用於中低壓/高頻領域。

與矽基功率半導體市場相比，目前功率GaN市場仍然很小，但因其適用於高性能和高頻率解決方案，已顯示出巨大的增長潛力。

根據Yole最新報告，給出的兩種趨勢中，「牛市」市場趨勢更為積極，事實上，蘋果公司對基於GaN技術的無線充電解決方案感興趣。

如果蘋果一旦採用功率GaN器件用於電源應用，眾多手機公司必將追隨，GaN功率市場必然迎來增長。

功率GaN應用：市場演進有兩種可能的場景，來源：Yole 2018

隨著GaN功率器件產業的發展，越來越多的公司加入GaN產業鏈，有初創公司EPC、GaN System、Transphorm、Navitas等，這些初創公司大多選擇代工廠製造模式，主要使用台積電、Episil或X-FAB作為代工夥伴。

行業巨頭如英飛凌、安森美、意法半導體、松下和德州儀器採用IDM模式。

2018年功率GaN產業鏈全景，來源：Yole

下面就廠商具體展開。

（1）美國德州儀器

2015年3月，德州儀器發布了集成有80V GaN FET和驅動器IC的「LMG5200」，採用的是美國EPC公司的GaN FET。

2016年4月，德州儀器發布了將工作電壓為600V的GaN FET和驅動器IC集成在一個封裝里的「LMG3410」，並提供包括新產品樣品在內的開發套件。

此次採用的是TI自己開發的GaN FET。

2018年10月，推出支持高達10kW應用的新型即用型600 V GaN場效應電晶體，50mΩ和70mΩ功率級產品組合。

（2）美國意法半導體

2018年9月，意法半導體宣布利用CEA Leti的200mm研發線合作開發用於二極體和電晶體的GaN-on-Si技術有望在2019年完成工程樣品驗證。

意法半導體計劃在2020年前在法國圖爾市的前道晶圓廠建立一條完全滿足要求的生產線，包括GaN-on-Si異質外延生產線。

（3）美國安森美

2015年，安森美與Transphorm建立合作關係，共同開發及共同推廣基於GaN的產品和電源系統方案，用於工業、計算機、通信、LED照明及網絡領域的各種高壓應用。

2015年，兩家公司已聯名推出第一代600 V GaN 級聯結構(Cascode)電晶體，採用優化的TO-220封裝，易於根據客戶現有的制板能力而集成。

（4）美國EPC

EPC是首個推出增強型氮化鎵（eGaNTM）FET的公司，可實現對傳統功率MOSFET的有效替代；EPC也是增強型GaN功率電晶體的供應商。

2015年5月，美國Intersil l和EPC合作實現抗輻射GaN功率器件，可滿足衛星和其他惡劣環境應用需求。

2017年3月，EPC推出EPC2045及EPC2047氮化鎵場效應電晶體，對比前一代的產品，電晶體的尺寸減半，性能顯著提升。

2017年6月，EPC推出200V/55A EPC2046功率電晶體，可應用於無線充電、多級AC/DC電源供電、機械人應用、太陽能微型逆變器及具低電感的馬達驅動器。

2018年5月，EPC推出350V GaN電晶體EPC2050，體積是對應矽MOSFET尺寸的1/20，應用領域包括太陽能逆變器、電動車充電器、電機驅動、多級轉換器配置。

（5）美國Transphorm

2007年成立，以美國加州大學聖塔芭芭拉分校的教授和研究人員為主體，致力於設計、生產GaN（氮化鎵）功率轉換器和模塊，已獲得了包括谷歌、富士通、凱鵬華盈、考菲爾德及拜爾斯、索羅斯基金管理公司、量子戰略合作夥伴在內的眾多投資機構的青睞。

Transphorm建立了業界第一個，也是唯一通過JEDEC認證的600V GaN產品線。

2014年2月，Transphorm與富士通半導體的功率器件業務部進行了業務合併，Transphorm負責設計、富士通半導體負責製造並代理銷售。

2015年，Transphorm和安森美建立合作關係，共同推出基於GAN的電源方案。

（6）加拿大GaN Systems

GaN Systems成立於2008年，總部設在加拿大首都渥太華，專注於設計、研發和銷售氮化鎵功率開關半導體器件，提供100V和650V器件，關鍵技術是Island技術，台積電代工。

2008年，因項目涉及節能獲得加拿大政府的資金資助。

2011年，在實現產品原型後，獲得首筆風險投資。

2014年，成為全球最早實現氮化鎵電晶體器件規模化量產的公司之一，極大的降低了GaN電晶體生產成本，將GaN在電源轉換和控制領域的性能優勢轉化為商業現實。

2015年，完成了C輪2000萬美元融資，投資人包括加拿大著名的投資機構BDC和來自中國的青雲創投。

2018年7月，推出兩款無線功率放大器，100W功率放大器[GSWP100W-EVBPA]適用於筆記本電腦、娛樂級無人機、家用輔助機器人、電動工具和多款智慧型手機的快速充電等消費類市場。

300W功率放大器[GSWP300W-EVBPA]面向工業和運輸市場，適用於交付無人機、倉儲機器人、醫療設備、工廠自動化、電動自行車和滑板車等應用。

（7）日本松下

2013年3月，開始樣品供貨耐壓600V的GaN功率電晶體，此後不斷在功率電子及功率器件相關展會上進行展示。

2016年11月，終於開始量產耐壓600V的Si基GaN功率電晶體。

2016年12月，松下開發出了常閉型工作GaN功率電晶體，耐壓為1.7kV，導通電阻僅為1.0mΩcm。

同月，松下試製出了使用GaN基GaN功率電晶體，與松下以往Si基板產品相比，將導通電阻（Ron）降至2/3，將輸出電荷（Qoss）減至約一半。

（8）日本Sanken

1999年12月成立，IDM企業，原本做矽器件，現轉型做GaN、SiC第三代半導體器件。

GaN功率器件以600V為主，處於研發階段。

（9）德國英飛凌

2014年9月，英飛凌以30億美元收購美國國際整流（IR）公司，通過此次併購，英飛凌將取得IR的Si基板GaN功率半導體製造技術。

IR於2010年推出了第一批商用化的GaN基iP2010和iP2011，用於多相和POL的DC-DC轉換器、開關和伺服器等。

2013年5月，IR開始Si上GaN器件的商業化。

2015年3月，英飛凌和松下達成協議，聯合開發採用松下電器的常閉式（增強型）Si基板GaN電晶體結構，與英飛凌的表貼（SMD）封裝的GaN器件，推出高能效600V GaN功率器件。

松下向英飛凌授予了使用其常閉型GaN電晶體結構的許可。

按照協議，兩家公司均可生產高性能GaN器件。

2018年6月，英飛凌宣布將於2018年底開始量產CoolGaN 400V和600V增強型HEMT。

（10）法國Exagan

2014年由Soitec和法國微/納米研究中心CEA-Leti共同出資成立，並獲得兩個機構在材料和技術領域的授權。

2015年5月獲得第一輪融資270萬歐元，以生產GaN功率開關器件。

戰略合作夥伴包括X-FAB Silicon Foundries和面向200毫米GaN技術和製造的國際研究機構CEA-Leti，TÜVNORD GROUP提供產品質量、測試和可靠性服務。

2018年7月，Exagan推出G-FET功率電晶體和G-DRIVE智能快速開關解決方案，在一個封裝中集成了驅動器和電晶體。

（11）德國Dialog

2016年 8月，Dialog推出首款650V矽基GaN電源IC產品--- DA8801，台積電代工。

（12）以色列VISIC

2010年，公司成立。

2011年，VISIC開始低導通電阻GaN開關樣品試用，導通電阻最低可達15mΩ，能在500kHz頻率、400V負載電壓下運行，電流大於30A。

2016年9月，發布650V/12A和1200VGaN器件。

2017年1月，完成11.6百萬美元C輪融資，推進GaN器件商業化。

2018年2月，發布1200V/80A GaN模塊。

（13）蘇州能訊

2007年成立，2011年完成第二輪3億元融資。

已經投資3.8億元人民幣，在崑山建設了中國第一家氮化鎵電子材料與器件工廠，設計產能為年產3寸氮化鎵晶圓6000片。

能訊GaN HEMT器件通過級聯Si制MOSFET實現常關工作。

2013年3月，發布第一批符合JEDEC標準的600V Si襯底GaN功率器件。

2014年2月，新增了100V eGaN FET。

2014年3月，首次將PQFN封裝用於其JEDEC標準的600V Si襯底GaN功率器件。

2014年5月，發布650V normal-off 的GaN電晶體，四款是E-mode，一款是cascade，PQFN封裝。

發布五款100V normal-off 的GaN電晶體產品，採用Cool Switching技術。

（14）蘇州晶湛

2012年成立，位於蘇州納米城，創始人程凱博士，IMEC海歸。

生產GaN外延材料，應用於微波射頻和電力電子領域；目前已可以提供6英寸、8英寸矽基氮化鎵晶圓材料。

（15）江蘇華功

2016年8月成立，由北京大學聯合中山大學提供技術支撐，致力於矽基氮化鎵功率電子產業化。

（16）珠海英諾賽科

成立於2015年12月，引進美國英諾賽科公司SGOS 技術。

2017年11月，國內首條8英寸矽基氮化鎵生產線正式投產，主要包括100V-650V氮化鎵功率器件。

（17）重慶華潤微

2017年12月，華潤微電子對中航（重慶）微電子有限公司完成收購，擁有8英寸矽基氮化鎵生產線，國內首個8英寸600V/10A GaN功率器件產品，用於電源管理。

（18）杭州士蘭微

國內知名IDM企業，建設6英寸矽基氮化鎵功率器件中試線。

2018年10月，杭州士蘭微電子股份有限公司廈門12英寸晶片生產線暨先進化合物半導體生產線正式開工。

2017年12月，士蘭微電子與廈門市海滄區人民政府簽署了《戰略合作框架協議》。

士蘭微電子公司與廈門半導體投資集團有限公司共同投資220億元人民幣，在廈門規劃建設兩條12英寸90～65nm的特色工藝晶片（功率半導體晶片及MEMS傳感器）生產線和一條4/6英寸兼容先進化合物半導體器件（第三代功率半導體、光通訊器件、高端LED晶片）生產線。

（19）重慶聚力成

2018年11月，聚力成半導體（重慶）有限公司奠基儀式在大足高新區舉行，項目總投資50億元，以研發、生產全球半導體領域前沿的氮化鎵外延片、晶片為主，將打造集氮化鎵外延片製造、晶圓製造、晶片設計、封裝、測試、產品應用設計於一體的全產業鏈基地。

總體來說，GaN關鍵技術主要掌握在美、歐、日主要企業手中，國內企業也紛紛進入GaN領域，主要有蘇州能訊、蘇州晶湛、珠海英諾賽科、江蘇華功、重慶華潤微、杭州士蘭微等企業。

國內企業還需加快步伐，掌握核心技術，一旦GaN功率市場打開，不至於落後於國外企業較大差距。

來源：SIMIT戰略研究室(ID:SIMITSRO) 作者：葉樹梅

SIMIT戰略研究室專注於信息功能材料、傳感器與集成電路、物聯網與人工智慧等信息技術領域的發展戰略。