PDF《全球功率 GaN 产业链七大版块及代表厂商一览》

全球功率 GaN 产业链七大版块及代表厂商一览 来源:《半导体行业观察》,节选 在 电源 管理 领域 ,随 着应用 对高 压和 高性 能的 要求逐 步提 升, GaN (氮 化镓 )越 来越 受到 重视 .

从理论的角度来看, GaN 提供了超越传统硅 MOSFET 的技术优势.尽管目前的功率 GaN 市场与 32.8 亿美元的硅电源管理市场相比显得微不足道,但GaN 器件正在向各应用领域渗透,例如, LiDAR,这是高端应用,可充分利用功率 GaN 的高频开关特性.据Yole Développement 预测, 到2023 年,功率 GaN 市场规模将达到 4.23 亿美元,复合年增长率(CAGR)为93%. 目前来看 ,功率GaN 最大的 应 用场 景仍 然是 电源 ,如手机的 快速 充电 .

2018 年,Navitas 和Exagan 公司就推出了带集成 GaN 解决方案的 45W 快速充电电源适配器. 以苹果为代表的智能手机巨头们也对 GaN 的应用潜力高度关注,如果像苹果这样的公司采用 GaN, 许多其他公司将会跟进,使得该市场具有极大的发展空间. 在电动汽车市场,GaN 的参与厂商,如EPC 和Transphorm,已经获得汽车认证,正在为 GaN 的 潜在增长做准备. 功率 GaN 产业链 自商用功率 GaN 器件首次发布以来,已过去

8 年,有越来越多的企业进入该产业链,如EPC、 GaN Systems、Transphorm、Navitas 等.这些初创企业中的大多数都选择代工模式,主要使 用台积电(TSMC)、Episil 或X-fab 作为他们的首选合作伙伴,在此基础上,会有越来越多的 代工厂提供这项服务. 与此同时,功率器件行业巨头,如英飞凌,安森美半导体,意法半导体,松下和德州仪器等,也 在过去的几年里,特别是

2018 年启动了新的 GaN 项目,引起了业界的普遍关注,例如:

1、英飞凌于

2018 年底开始批量生产 CoolGaN 400V 和600V 电子模式 HEMT 产品;

2、意法半导体和 CEA Leti 宣布合作开发基于 200mm 晶圆的二极管和晶体管 GaN-on-Si 技术, 并期望在

2019 年验证工程样品.同时,意法半导体将创建一条产线,用于生产 GaN-on-Si 异质 外延等产品,将于

2020 年在法国的前端晶圆厂投产. 这里简单解释一下外延( Epitaxy,简称 Epi)工艺,是指在单晶衬底上生长一层跟衬底具有相 同晶 格排列的 单晶材料,外延 层可以是 同质外延层 (Si/Si) , 也可以是异 质外延层 (SiGe/Si 或SiC/Si 等).实现外延生长有很多方法,包括分子束外延(MBE) , 超高真空化学气相沉积(UHV/CVD),常压及减压外延(ATM &

RP Epi)等. 由于功率 GaN 属于新兴产业,整个产业链还处于发展初期,并不成熟,但基于原有的功率技术和 产业功底,产业链也已经基本成型,相关企业也都在各自的领域磨刀霍霍,准备迎接功率 GaN 市 场的爆发. 纵观整个功率 GaN 产业链,可以大致划分为七大版块,每部分都有相应的供应商,分别是:硅衬 底供应商,硅基 GaN 外延片供应商,功率 GaN 器件代工厂(外延+器件制造),器件设计+GaN 外 延制造,Fabless(器件和外延设计),纯代工厂, IDM. 下面我们就逐一介绍一下这七大版块中的代表企业. 硅衬底供应商 德国世创(Siltronic) 全球第四大硅晶圆厂商,总部位于德国慕尼黑,该公司在德国拥有 150/200/300mm 晶圆产线, 在美国有一座 200mm 的晶圆厂,在新加波则拥有 200mm 和300mm 产线. 日本信越化学(Shin-Etsu) 全球集成电路用硅片制造商巨头.信越化学工业株式会社作为一家原材料生产商,从50 年前推 出 有机 硅制 造和销 售以 来, '

信越 有机 硅'

在全 世界所 开展 的最 高品质 有机 硅产 品的 研究 和生 产 业务取得了良好业绩. 为了满足日益扩大的产品要求, '

信越有机硅 '

在日本、美国、荷兰、中国台湾、韩国、新加坡以 及中国浙江和上海建立了全球范围的生产和销售网络,以较低的成本向客户提供高效率的服务. 日本胜高(Sumco) Sumco 集团是世界第二大硅晶圆供应商,其硅衬底产能会直接影响未来的 GaN 晶圆市场走势. SunEdison SunEdison 前身是始创于1959 年的美商休斯电子材料公司(MEMC Electronic Materials Inc.) , 是全球 光伏 行业 硅材 料鼻祖之 一,也 是全球最 大洁净能 源开发 商,其资 产一度高 达百 亿 美元.

2016 年8月,保利协鑫能源控股有限公司宣布,与SunEdison 签署协议,以约 1.5 亿美元收购 后 者及其附 属企 业SunEdison Products Singapore 、 MEMCPasadena 、 Solaicx 的 相关资 产. 台湾合晶(Wafer Works) 该晶圆厂通过垂直整合的单晶锭,抛光和 Epi 晶圆生产线,为客户提供各种晶圆解决方案.主要 产品为半导体硅晶圆材料、太阳能电池用硅晶圆材料与 LED 产业用的蓝宝石基板. 硅基 GaN 外延片供应商 NTT AT(日本电信公司研究所) NTT-AT 可提供高质量的 GaN 外延片,确保与 IC 制造商的设计理念保持一致.此外,该公司通过 精确控制外延生长条件,并根据 NTT 实验室继承的专有技术和多年积累的技术保持稳定工艺,不 断致力于减少漏电流和减少塌陷. NTT-AT 已经准备了适合研发高均匀性要求和商业产品稳定批量生产的晶圆生产系统. NTT-AT 是IC 制造商的合作伙伴,可为客户提供 GaN HEMT 外延片. 日本 DOWA 是一家化合物半导体供应商,提供用于激光器与传感器的镓系列 半导体材料、红光及红外发光二 极管( LED) 等产品,并在用于高 功率半导体的 氮化物半导 体,以及用于 杀菌设备的 深紫外 LED 等发展潜力较大的领域开发新的产品. IQE(Integrity, quality and expertise ) 是总部位于英国威尔士加的夫的半导体晶圆产品和经营服务供应商. EpiGaN EpiGan 成立于2010 年,总部位于比利时东部哈瑟尔特市,是全球知名的微电子产学研中心IMEC 的衍生公司,拥有顶尖的团队和强大的自主研发能力.该公司已经实现了

8 英寸硅基氮化镓 磊晶圆工业量产,与主流的

6 英寸产线相比,其生产工艺处于行业先进水平. EpiGaN 的主要产品为硅基氮化镓(GaN-on-Si)和碳化硅基氮化镓(GaN-on-SiC)外延片,广 泛应用于 5G 通讯、高效电力电子、射频功率、传感器等领域.主要合作伙伴包括欧洲航天局、 博世、英飞凌、IBM、艾默生、OMMIC 等知名机构和企业. 该公司是欧盟在

2018 年1月份启动的为期

36 个月的欧盟研究项目 SERENA(硅基高效毫米波欧 洲系统集成平台)的重要成员. 功率 GaN 器件代工厂(外延+器件制造) EPISIL(汉磊先进投资控股公司) 前身为汉磊科技公司,主要业务为功率半导体的晶圆代工.为了强化在功率半导体领域的布局, 于2014 年10 月转型成立投资控股公司,同时将磊晶及晶圆代工两个事业部,独立为两家子公司. 汉磊投控及其子公司全力投入创新技术及产品的开发, GaN 及SiC 功率半导体元件的开发量产, 即是该公司积极投入能源产业的证明. BRIDG 拥有

8 英寸晶圆制造能力,位于美国佛罗里达,专注于智能传感器,成像器,先进设备和 2.5D / 3D 芯片集成的先进技术的开发和制造. 此外,FUJITSU(富士通)和台积电也提供功率 GaN 器件代工(外延+器件制造)服务. 器件设计+GaN 外延制造 Transphorm 美国 Transphorm 是一家设计、生产氮化镓功率转换器和模块的企业. 该公司创始人 Primit Parish 和Umesh Mishra 早年创办并成功运营了一家名为 Nitres 的GaN LED 公司,在Nitres 被Cree(科锐)收购后,2007 年,两人便联合创办了 Transphorm. 十年来,Transphorm 一直专注于将高压 GaN FET 推向市场.致力于为电力电子市场(数据中心 服务器、PV 转换器、感应/伺服电机、工业及汽车等商业供电市场)设计、制造和销售 GaN 产品.

2013 年,Transphorm 推出了当时业内唯一经过 JEDEC 认证的 GaN 器件.2017 年3月,又推出 了市场上仅有的一款经过 AEC-Q101 认证的 650V 车用 GaN 器件. Exagan 在研究机构 CEA-Leti 与半导体材料公司 Soitec 支持下,Exagan 于2014 年创立,致力于加 速电力 电子产业,从硅 为基础的 技术转移至硅上 氮化镓的 技术 (GaN-on-silicon technology) , 以使电能转换器体积更小、更有效率. Exagan 的氮化镓电源开关设计能在标准 200mm 晶圆厂制造,透过强大的供应链提供高效能、高 可靠度的产品.其G-FETTM 与G-DRIVETM 产品线可提供极高效能、极低耗损的电能转换,大幅 增加电能转换元件的使用效率,并能应用于如太阳能、工业、汽车与通讯等多个领域. Exagan 的200mm 氮化镓策略伙伴包含 X-FAB Silicon Foundries 和国际级研究机构 CEA- Leti,品质控管与测试则与 T?V NORD GROUP 合作. Exagan 的主要据点在法国格勒诺布尔 (Grenoble)与土鲁斯(Toulouse). Fabless(器件和外延设计) GaN Systems GaN Systems 可以设计更小,更低成本,更高效的功率 GaN 器件.该公司通过改变晶体管性能, 可帮助电力转换客户企业改变其行业规........