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          從手機快充到電動汽車,氮化鎵功率半導(dǎo)體潛力無限

          作者: 時間:2022-04-07 來源:全球半導(dǎo)體觀察 收藏

            近期,蘋果“爆料大神”郭明錤透露,蘋果可能年某個時候推出下一款充電器,最高支持30W快充,同時采用新的外觀設(shè)計。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/202204/432830.htm

            與三星、小米、OPPO等廠商積極發(fā)力快充產(chǎn)品相比,蘋果在充電功率方面一直較為“保守”。去年10月,伴隨新款MacBook Pro的發(fā)布,蘋果推出了140W USB-C電源適配器(下圖),這是蘋果首款采用材料的充電器,售價729元。

          圖片來源:蘋果

            如今,蘋果有望持續(xù)加碼氮化鎵充電器,氮化鎵功率半導(dǎo)體市場有望迎來高歌猛進式發(fā)展。

          手機等快充需求上升,氮化鎵功率市場規(guī)模將達13.2億美元

            氮化鎵是第三代半導(dǎo)體核心材料之一,具備開關(guān)頻率高、禁帶寬度大、更低的導(dǎo)通電阻等優(yōu)勢,這種材料通常應(yīng)用于LED(照明、顯示)、射頻通訊與高頻功率器件領(lǐng)域,手機快充是氮化鎵在高頻功率器件領(lǐng)域的代表應(yīng)用之一。

            與傳統(tǒng)快充相比,氮化鎵快充具備更大的功率密度,充電速度更快,而且體積更小、便于攜帶,可以滿足消費者對于電子產(chǎn)品充電快與輕量化的雙重需求。

            上述優(yōu)勢下,眾多廠商紛紛涌入氮化鎵快充市場。其中,OPPO是全球首家在手機充電器中導(dǎo)入氮化鎵的廠商,2019年該公司推出了65W超級閃充氮化鎵充電器,隨后三星、小米、中興等手機廠商加入氮化鎵快充陣營。除了手機廠商之外,第三方廠商也在持續(xù)推出氮化鎵產(chǎn)品。

            2020年,氮化鎵快充市場以55W~65W為主流功率段,百瓦級大功率產(chǎn)品市場上較少,但備受期待。隨后,越來越多廠商不斷推出大功率產(chǎn)品,以滿足消費者日益增長的充電需求。今年MWC 2022期間亮相的realme GT Neo 3配備了氮化鎵閃充技術(shù),功率達到150W,在5分鐘內(nèi)可為手機的4500 mAh電池充滿50%的電量,氮化鎵快充技術(shù)得到了充分發(fā)揮。

            受惠于手機等消費性快充產(chǎn)品需求快速上升,氮化鎵功率市場規(guī)模也在迅速成長。

            全球市場研究機構(gòu)TrendForce集邦咨詢最新調(diào)查顯示,第三類功率半導(dǎo)體產(chǎn)值將從2021年的9.8億美元,成長至2025年的47.1億美元,年復(fù)合成長率達48%。其中,氮化鎵功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將在2025年達到13.2億美元。

          從消費電子到電動汽車,氮化鎵功率半導(dǎo)體潛力無限

            氮化鎵功率半導(dǎo)體從消費電子起步,但它的未來不會止步于消費電子市場。

            隨著新能源汽車市場不斷蓬勃發(fā)展,業(yè)界看好第三代半導(dǎo)體材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用,電動汽車成為氮化鎵功率半導(dǎo)體下一個潛力市場。

            目前電動汽車市場較為關(guān)注碳化硅這類第三代半導(dǎo)體材料發(fā)展,業(yè)界看好碳化硅未來逐步取代替代部分IGBT、MOSFET等硅基功率半導(dǎo)體,在新能源汽車領(lǐng)域得到應(yīng)用。

            氮化鎵同樣可以在電動汽車市場發(fā)揮“用武之地”。

            以電動汽車續(xù)航為例,與消費電子快充一樣,電動汽車也有著極高的快充需求?;诘壍奶厥庑阅?,引入氮化鎵技術(shù)可以大幅縮短汽車充電時間,同時車載充電器的體積和重量不會對汽車造成額外的“負擔(dān)”。

            隨著電動汽車不斷普及,電動汽車產(chǎn)業(yè)“續(xù)航焦慮”的痛點亟待解決,氮化鎵功率半導(dǎo)體有望對此助一臂之力。

            不過與消費類芯片相比,車規(guī)級芯片對于性能指標、使用壽命、可靠性、安全性、質(zhì)量一致性等方面有著極高的要求,這也使得氮化鎵功率半導(dǎo)體在電動汽車市場發(fā)展不如在消費電子市場一樣迅速。

            業(yè)界認為,電動汽車的開發(fā)通常需要三到四年的時間,因此至少到2025年才會出現(xiàn)氮化鎵半導(dǎo)體在電動汽車上的部署。

          瞄準氮化鎵功率半導(dǎo)體未來,這些廠商在行動

            氮化鎵功率半導(dǎo)體在汽車的應(yīng)用還處于早期階段,為抓住機遇提前布局,目前已有不少企業(yè)瞄準氮化鎵在汽車領(lǐng)域的發(fā)展。比如:

             Systems:2021年9月,加拿大廠商 Systems宣布與德國汽車大廠BMW已就確保氮化鎵()晶體管產(chǎn)能達成協(xié)議,其產(chǎn)量預(yù)期能確保該車廠的供應(yīng)鏈穩(wěn)定,這一合作體現(xiàn)了車企對氮化鎵的重視。

            2021年11月,GaN Systems宣布完成了1.5億美元最新一輪融資,將在電動汽車市場上發(fā)力,提升其市場份額。

            意法半導(dǎo)體:2021年12月,意法半導(dǎo)體宣布推出氮化鎵功率半導(dǎo)體PowerGaN系列,應(yīng)用包括消費類電子產(chǎn)品的內(nèi)置電源,在功率更高的應(yīng)用中,意法半導(dǎo)體的PowerGaN器件也適用于電信電源、工業(yè)驅(qū)動電機、太陽能逆變器、電動汽車及其充電設(shè)施。

            納微半導(dǎo)體:今年1月,納微半導(dǎo)體宣布開設(shè)新的電動汽車(EV)設(shè)計中心,進一步擴展到更高功率的氮化鎵市場。新的設(shè)計中心位于中國上海,擁有一支經(jīng)驗豐富的世界級電力系統(tǒng)設(shè)計師團隊,在電氣、熱力和機械設(shè)計、軟件開發(fā)以及完整的仿真和原型設(shè)計能力方面具有全面的能力。新團隊將在全球范圍內(nèi)為電動汽車客戶提供支持,從概念到原型,再到全面認證和大規(guī)模生產(chǎn)。

            此外,納微半導(dǎo)體為電動汽車應(yīng)用量身定制的高功率650V GaN IC已于2021年12月向EV客戶提供樣品。

            豐田合成:今年3月15日,豐田合成宣布與日本大阪大學(xué)成功研制出尺寸超6英寸的氮化鎵籽晶,有助于氮化鎵功率器件的低成本化。豐田合成表示,功率器件廣泛用于工業(yè)機械、汽車、家用電子等領(lǐng)域的功率控制。隨著社會朝著碳中和的方向發(fā)展,下一代功率器件因能夠幫助減少可再生能源設(shè)備和電動汽車這些大型電力設(shè)備的功率損失,未來應(yīng)用將廣泛落地,而氮化鎵功率器件是有助于減少功率損失的方法之一,且開發(fā)下一代功率器件需要更高質(zhì)量和更大尺寸的氮化鎵襯底,以實現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。

          結(jié)語

            第三代半導(dǎo)體材料中,目前電動汽車市場碳化硅功率半導(dǎo)體備受青睞,氮化鎵功率半導(dǎo)體則在消費電子快充市場保持優(yōu)勢。未來,隨著電動汽車進一步普及,企業(yè)不斷發(fā)力技術(shù)突破與擴產(chǎn),氮化鎵會不會復(fù)制碳化硅在電動汽車市場的成功模式?我們拭目以待!



          關(guān)鍵詞: 氮化鎵 GaN

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