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GaN Systems公司:准备好量产

      材料来源:化合物半导体

Rebecca Pool 报道称,GaN Systems公司将目光投向了电动汽车、设备充电器和数据中心,为大众市场做好了准备。


对于总部位于加拿大的 GaN Systems公司的首席执行官 Jim Witham 来说,2021 年最大的成功案例之一就是电动汽车。随着疫情越来越严重和全球汽车销量暴跌,电动汽车市场表现出了显著的弹性。在电池成本下降的同时,与减排相关的政策支持依然强劲。正如 Witham 所说:“18 个月前,许多人涉足电动汽车,但现在 OEM 厂商说,‘到今年我的汽车将 100% 实现电动化’。电动汽车真的让以前的世界一去不复返了。”

 

正如行业发展所表明的那样,这对 GaN 和 SiC 器件的制造商来说都是好消息。例如,在 2020 年底,现为 Wolfspeed 的 Cree 退出了 LED 灯,目前正在大量生产用于电动汽车的 SiC 组件和系统,以及用于国防和通信应用的 GaN RF 产品。当时,首席执行官 Gregg Lowe 对《化合物半导体》杂志(Compound Semiconductor)说:“我不得不说,现在是成为一家碳化硅公司的大好时机”。从那时起,Wolfspeed 和包括 SananIC、Rohm、II-VI 和英飞凌在内的其他公司一直在与汽车原始设备制造商签署协议,并在 SiC 产能上投资数百万至数十亿美元,以抢占这个新兴市场的份额。

 

同样,GaN 制造商也一直忙于这一领域。中国 Innoscience 的 GaN 功率器件正在用于电动汽车无线充电器,美国 Navitas 正在与瑞士电动汽车子系统供应商 Brusa 合作,最近成立了一个专门用于电动汽车的 GaN IC 设计中心,而美国 Power Integrations 已经一直在为电动汽车发布通过汽车认证的高压 GaN IC。

 

在此过程中,GaN Systems公司获得了汽车制造商和电动汽车相关公司的投资资金和累积合同,包括宝马、丰田、加拿大的 GaN 动力系统开发商 FTEX 和 电动汽车动力系统供应商德国的 Vitesco Technologies。最近宝马的i Ventures、Vitesco 和其他公司投资了1.5 亿美元。

 

Witham说, GaN 和 SiC 技术在电动汽车市场上都有空间,但他认为 GaN 将在车载充电和 DC-DC 转换等高频应用中处于领先地位,而 GaN 和 SiC都可以很好的在牵引逆变器中发挥自己的作用。

 

“碳化硅具有非常高的电压和功率,并且在电动巴士、卡车和跑车等方面是首选,而 GaN 是轿车和城镇车辆的首选,”他补充道。

 

GaN Systems公司的首席执行官 Jim Witham

 

然而,Witham 也认为 GaN 的生产并未面临与 SiC 相同的产能限制。当 GaN Systems 于 2021 年 9 月与宝马签署产能协议时,这份合同的主要吸引力就是该公司的保证产量。事实上,在 2021 年 2 月第 2000 万个晶体管出货后,该公司透露其目标是在今年年底前完成 40 倍的产能扩张,现在这一目标已经实现了。

 

“对于 SiC 来说,产能一直是个大问题,但对于 GaN 来说不是这样,因为我们可以用较小的资本支出逐步增加产能,”Witham 说。 “在 LED 的世界里,你会在亚洲的工厂中看到来自 Aixtron 和 Veeco 等公司的数千个 MOCVD。”

 

“我们使用相同的设备并重复扩张功率 GaN - TSMC是我们主要和长期的代工合作伙伴,通过我们的联合计划,我们安装了更多机器,扩大了产能并缩短了交付周期,”他补充说。 “我们已经证明,我们可以提高产量并满足客户的需求,而且还有更多的事情要做。”

 

达到市场标准


但是,令人烦恼的可靠性问题又如何呢?Witham表示,与其他行业参与者一样,GaN器件的可靠性得到了充分的验证,并强调了他公司的测试和认证方法AutoQual+,该方法可以确保晶体管符合严格的市场标准。

 

在谈到 SiC 市场上一些公司提供的数据时,他还强调:“一些 [公司] 将他们已经出货很长时间的碳化硅二极管的可靠性数据,与出货不久的 [碳化硅] 晶体管的可靠性数据,混合在了一起。 [这两类器件] 是很不同的类,具有非常不同的故障模式。”

 

“我向SiC晶体管公司提出挑战,要求他们发布仅晶体管的寿命数据,并证明它可以与 GaN Systems 晶体管的出色可靠性相媲美,”他补充道。

 

随着产能的到位和客户信心的高涨,GaN Systems公司现在计划雇佣更多员工来实现其增长计划——据 Witham 称,渥太华和台湾的办公空间将增加两倍。与此同时,移动设备充电器、音频放大器和数据中心电源的更多产品正在筹备中。

 

仅在2022 年 1 月,该公司发布了用于消费电子设备的 250W AC/DC GaN 充电器参考设计及其第 2 代音频放大器和电源参考设计。 “今天的收入是由这些市场驱动的,但到 2024 年-2026 年,我们还将看到车内 GaN 的爆炸式增长,”Witham 说。

 

“很久以前,我组建了一支由电力电子资深人士组成的团队,他们来自许多大型功率半导体公司,知道如何满足大客户的需求,”他补充道。 “在接下来的十年中,我们将看到 GaN 成为电力系统中的主要参与者和主要晶体管--我们现在要确保这些晶体管中有相当一部分来自GaN Systems。”

 

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