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氮化镓有望乘5G起飞 亟需建立产业链

导读: 随着氮化镓不断应用在二极管、场效电晶体等元件上,不少业内专家直言,电力电子产业即将迎来技术的大革命。氮化镓虽然在成本上仍比传统硅元件高出一大截,但其开关速度、切换损失等性能指标,也是硅元件难以望其项背的。

随着氮化镓(GaN)不断应用在二极管、场效电晶体(MOSFET)等元件上,不少业内专家直言,电力电子产业即将迎来技术的大革命。氮化镓虽然在成本上仍比传统硅元件高出一大截,但其开关速度、切换损失等性能指标,也是硅元件难以望其项背的。特别是近年来随着氮化镓广泛被应用于手机快充、电源以及5G市场,氮化镓即将引领半导体技术革命的呼声越来越高。

氮化镓有望乘5G起飞 亟需建立产业链

有望于手机快充、5G市场起飞

当下,氮化镓的主要应用市场是手机快充、电源产业。近年来手机快充技术不断发展,已成为智能手机标配,而促进其普及的重要推手便是氮化镓组件。德州仪器(TI)电源管理应用经理萧进皇曾表示:“氮化镓材料具有低Qg、Qoss与零Qrr的特性,能为高频电源设计带来效率提升、体积缩小与提升功率密度的优势,因此在服务器、通讯电源及便携设备充电器等领域受到市场相当不错的回响,应用需求也越来越多。”

为了缩短电池充电时间,缩小快充装置,充电器制造商必须改用氮化镓组件来实现产品设计。据了解,氮化镓制程已经吸引台积电等晶圆代工业者投入。戴乐格(Dialog)便是与台积电合作,利用台积电标准化的650V硅上氮化镓(GaN-On-Silicon)制程技术,针对消费性市场推出可大规模量产的解决方案。

此外,无线电通信也非常需要高性能的氮化镓半导体组件。在去年年底举行的MACOM媒体见面会上,MACOM无线产品中心资深总监成钢曾表示,MACOM推出的第四代的氮化镓产品峰值效率达到70%,即是说如果让中国现在所用的4G基站均采用氮化镓而不是传统的LDMOS,按照6毛钱一度电,7x24小时运营来计算,其可为运营商一年节省23亿元电费,如果是效率更低的2G、3G成本将节约更多。

而对于正在落实中的5G通信,氮化镓技术同样起到了极大的推动作用。5G移动通信将从人与人通信拓展到万物互联,预计2025年全球将产生1000亿的连接,需求成长能力十分可观。但显然5G技术的门槛相对更高,不仅需要超带宽,更需要高速接入,低接入时延,低功耗和高可靠性以支持海量设备的互联。而氮化镓器件拥有更高的功率密度、更高效率和更低功耗,刚好能够满足5G通信对于半导体元器件性能的要求。

国企有心无力?亟需建立氮化镓产业链

氮化镓作为新一代元件,国内外企业都在积极布局。虽然早在2000年我国便开始了以氮化镓和碳化硅为代表的宽禁带半导体电力电子器件的研发工作。但我国氮化镓核心材料、器件原始创新能力仍相对薄弱,目前氮化镓方面的核心技术主要集中在国外企业手上。

目前国内在只有极少数的公司在氮化镓有深入的研究,更别说具备氮化镓晶片生产能力,其中华为、中兴等巨头都是选择通过与MACOM形成战略合作伙伴关系,并且只是将硅基氮化镓产品应用于打造基站方面。相对于氮化镓的巨大潜力,国内企业似乎陷入了有心无力的僵局。

作为国内乃至全球为数不多的具备氮化镓晶片生产能力的公司,苏州纳维科技总经理徐科认为氮化镓的未来市场是一个数万亿美元的市场,但也指出国内更需要的是建立氮化镓产业链,发展氮化镓的产业链——在整个产业链中,国内在氮化镓基底的器件研发和生产上仍然面临断层。

总的来说,在手机快充的需求带动与5G通信的落实效应下,氮化镓组件的市场前景十分广阔,相信经济规模很快就会出现。在这个机遇时刻,企业要加快布局,不仅要加强研发,推出相关氮化镓组件产品,更要对重要应用市场——手机快充、5G通信、电源等加大投资力度,建立起产业链,同时形成以氮化镓为依靠的半导体产业体系。

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