功率半導(dǎo)體采用新型材料 符合節(jié)能需求
市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IMS Research預(yù)測(cè),全球功率半導(dǎo)體(Power semiconductor)市場(chǎng)在2011年成長(zhǎng)3.7%之后,2012年將進(jìn)一步成長(zhǎng)5.0%,達(dá)到320億美元規(guī)模。IMS資深分析師Ash Sharma表示,經(jīng)濟(jì)前景不明朗效應(yīng)將持續(xù)發(fā)酵至2012年,導(dǎo)致2012上半年的功率半導(dǎo)體市場(chǎng)表現(xiàn)與前一年同期相較持平。
雖說(shuō)功率半導(dǎo)體整體市場(chǎng)成長(zhǎng)不明顯,不過(guò)部分應(yīng)用市場(chǎng)的表現(xiàn)仍保持強(qiáng)勁,例如智能手機(jī)對(duì)于功率半導(dǎo)體的需求就仍持續(xù)成長(zhǎng),這也是許多功率半導(dǎo)體業(yè)者鎖定的市場(chǎng)區(qū)隔之一。事實(shí)上,隨著高功能性智能手機(jī)大受歡迎,以及使用者對(duì)于這些手持裝置無(wú)縫體驗(yàn)的使用期待,市場(chǎng)對(duì)于外形尺寸更短小輕薄、耗電量更低以提供更長(zhǎng)電池使用時(shí)間的需求持續(xù)升高。
為符合上述需求,功率半導(dǎo)體業(yè)者積極研發(fā)具備更低導(dǎo)通電阻的功率MOSFET,以應(yīng)用于大電流之充電/放電控制、RF功率放大器開(kāi)/關(guān)控制,以及過(guò)電流截?cái)?a href="http://m.zengchan.cn" target=_blank>開(kāi)關(guān)電源。
降低導(dǎo)通電阻及縮減封裝體積
為了符合智能手機(jī)等便攜設(shè)備所使用的開(kāi)關(guān)電源電源供應(yīng)器規(guī)格,功率半導(dǎo)體業(yè)者持續(xù)致力于降低導(dǎo)通電阻并開(kāi)發(fā)更小型的封裝,同時(shí)提供更多樣化的產(chǎn)品系列。例如瑞薩電子便在日前推出專為智能型手機(jī)與平板計(jì)算機(jī)等可攜式電子產(chǎn)品所設(shè)計(jì)的八款新型低損耗P信道與N信道功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(MOSFET)產(chǎn)品。瑞薩表示,此八款新產(chǎn)品月產(chǎn)能將可達(dá)到每月3百萬(wàn)顆。
瑞薩推出縮小封裝的功率半導(dǎo)體
瑞薩表示,該公司推出的新款μPA2600與μPA2601MOSFET,能使便攜設(shè)備更加小型化并提供低導(dǎo)通電阻,同時(shí)在多種應(yīng)用中縮小安裝面積,包括負(fù)載開(kāi)關(guān)電源(開(kāi)啟或關(guān)閉供應(yīng)至IC的開(kāi)關(guān)電源電源)、便攜設(shè)備中的充電/放電控制,以及RF功率放大器(高頻率訊號(hào)放大器)中的開(kāi)/關(guān)控制與過(guò)電流截?cái)?a href="http://m.zengchan.cn" target=_blank>開(kāi)關(guān)電源等。
另外,國(guó)際整流器公司(International Rectifier,IR)日前也推出一系列采用TSOP-6封裝、搭載IR最新低壓HEXFETMOSFET硅技術(shù)的器件,適用于電池保護(hù)與逆變器開(kāi)關(guān)電源中的負(fù)載開(kāi)關(guān)電源、充電和放電開(kāi)關(guān)電源等低功率應(yīng)用。全新的功率MOSFET具備極低的導(dǎo)通電阻,能夠大幅降低傳導(dǎo)損耗。新產(chǎn)品可以作為N及P信道配置里的20V或30V器件,最大柵極驅(qū)動(dòng)從12Vgs到20Vgs不等。
IR亞太區(qū)銷售副總裁潘大偉表示,采用TSOP-6封裝的IR全新功率MOSFET系列擁有極低的導(dǎo)通電阻,因而這些新器件能夠取代封裝尺寸較大的MOSFET,有助于減少電路板面積和系統(tǒng)成本。
除關(guān)注智能手機(jī)對(duì)功率半導(dǎo)體的需求外,另一值得觀察的趨勢(shì)是氮化鎵(GaN)與碳化硅(SiC)新材料功率半導(dǎo)體的崛起。
氮化鎵降低成本可能性大
首先,在碳化鎵部分,根據(jù)IMS Research的最新報(bào)告指出,新興的氮化鎵(GaN)功率半導(dǎo)體器件市場(chǎng)價(jià)值雖然在2011年幾乎為零,但預(yù)計(jì)將在2021年增至10多億美元。IMS Research指出該產(chǎn)品的關(guān)鍵市場(chǎng)為開(kāi)關(guān)電源電源供應(yīng)器、太陽(yáng)能逆變器、工業(yè)用電動(dòng)機(jī)等。再者,法國(guó)Yole公司預(yù)測(cè)氮化鎵功率器件在2012年的銷售額將達(dá)1000萬(wàn)美元,2012年初將是GaN功率組件市場(chǎng)快速起飛的轉(zhuǎn)折點(diǎn),而整體市場(chǎng)產(chǎn)值將于2013年達(dá)到5,000萬(wàn)美元規(guī)模,并于2015年快速激增至3億5,000萬(wàn)美元。
氮化鎵是一種寬能隙材料,它能夠提供與碳化硅(SiC)相似的性能優(yōu)勢(shì),但降低成本的可能性卻更大。業(yè)界認(rèn)為,在未來(lái)數(shù)年間,氮化鎵功率器件的成本可望壓低到和硅MOSFET、IGBT及整流器同等價(jià)格。事實(shí)上,在過(guò)去兩年間,氮化鎵功率器件已有明顯進(jìn)展,例如國(guó)際整流器公司(International Rectifier)已推出GaNpowIR、EPC推出eGaNFET器件,以及Transphorm推出600伏氮化鎵晶體管等。
其中,國(guó)際整流器公司推出的GaNpowIR可滿足市場(chǎng)對(duì)功率MOSFET愈來(lái)愈高的需求,該公司表示,GaNpowIR的FOM能比現(xiàn)在最先進(jìn)的硅MOSFET優(yōu)異十倍,并在眾多不同的應(yīng)用皆有龐大的潛能。國(guó)際整流器全球業(yè)務(wù)資深副總裁AdamWhite表示,由于硅材料的功率芯片技術(shù)已面臨瓶頸,未來(lái)效能突破空間有限,國(guó)際整流器多年前便已開(kāi)始投入GaN材料技術(shù)研發(fā)。
值得一提的是,為使GaN功率組件擁有較佳的成本結(jié)構(gòu),包括國(guó)際整流器與EPC兩家公司,均是采用硅基氮化鎵(GaN-on-Silicon)制程技術(shù),如此一來(lái),不僅成本可優(yōu)于體塊式氮化鎵(Bulk-GaN),以硅基氮化鎵制成的高電子遷移率晶體管(HEMT)也可比同級(jí)的SiC組件便宜。除上述業(yè)者外,MicroGaN、Furukawa、GaNSystem、Panasonic、Sanken和東芝(Toshiba)等業(yè)者也已加入GaN功率半導(dǎo)體領(lǐng)域。
碳化硅來(lái)勢(shì)洶洶
氮化鎵來(lái)勢(shì)洶洶,碳化硅也不容小覷。例如,英飛凌科技已于PCIM Europe 2012展覽中宣布推出最新CoolSiCTM 1200V SiC JFET系列,進(jìn)一步強(qiáng)化英飛凌在SiC(碳化硅)市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。英飛凌高壓功率轉(zhuǎn)換產(chǎn)品部門主管Jan-Willem Reynaerts表示,英飛凌此次推出的CoolSiCTM能讓太陽(yáng)能逆變器的效能達(dá)到新的水平。
英飛凌推出碳化硅功率半導(dǎo)體
他還指出,相較于IGBT,全新的CoolSiCTM 1200V SiC JFET大幅降低切換耗損,可應(yīng)用更高的切換頻率,不需犧牲系統(tǒng)整體的效率。因此能夠使用體積更小的被動(dòng)組件,進(jìn)一步縮小整體解決方案的體積與重量,并降低系統(tǒng)成本。換句話說(shuō),該解決方案能夠讓相同體積的逆變器達(dá)到更高的輸出功率。除英飛凌外,另如科銳(Cree)、快捷(Fairchild)、包爾英特等也都已投入碳化硅功率半導(dǎo)體研發(fā)領(lǐng)域。
基本上,氮化鎵及碳化硅在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的崛起,主因在于,相較于傳統(tǒng)以硅為材料的功率半導(dǎo)體,這兩項(xiàng)新材料具有更低的導(dǎo)通電阻及更高的切換速度,更能符合日益嚴(yán)苛的能源效率要求,因此前景頗受看好,預(yù)料市場(chǎng)版圖將持續(xù)擴(kuò)大。
【上一個(gè)】 電動(dòng)工具產(chǎn)品國(guó)際市場(chǎng)適應(yīng)力很強(qiáng)大 | 【下一個(gè)】 我國(guó)電動(dòng)工具產(chǎn)品占領(lǐng)國(guó)際低端市場(chǎng) |
^ 功率半導(dǎo)體采用新型材料 符合節(jié)能需求 |