:第三代半导体氮化镓GaNA股仅有的2家核心公司( 二 )
GaN推动快充、汽车电子进入小体积、高效率时代 。
GaN技术有望大幅改进电源管理、发电和功率输出等应用 。 2005年电力电子领域管理了约 30%的能源 , 预计到2030年 , 这一数字将达到80% , 相当于节约了30亿千瓦时以上的电能 , 这些电能可支持30多万个家庭使用一年 。 从智能手机充电器到数据中心 , 所有直接从电网获得电力的设备均可受益GaN技术 , 从而提高电源管理系统的效率和规模 。
由于材料特性的差异 , SiC在高于1200V的高电压、大功率应用具有优势 , 而GaN器件更适合 40-1200V的高频应用 , 尤其是在600V/3KW以下的应用场合 。 因此 , 在微型逆变器、伺服器、马达驱动、UPS 等领域 , GaN可以挑战传统 MOSFET 或 IGBT 器件的地位 , 让电源产品更为轻薄、高效 。
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汽车领域 , 现行汽车的特点和功能是耗电和电子驱动 , 给传统的 12V 配电总线带来了额外负担 。 对于 48V 总线系统 , GaN技术可提高效率、缩小尺寸并降低系统成本 。
光线式距离保持和测量功能(激光雷达)使用脉冲激光快速提供车辆周围环境的高分辨率 360°三维图像 , GaN技术可使激光信号发送速度远高于同类硅 MOSFET 器件 。 基于GaN的激光雷达使自主驾驶车辆能够看得更远、更快、更好 , 从而成为车辆眼睛 。
此外 , GaN FET 工作效率高 , 能以低成本实现最大的无线电源系统效率 。 用于高强度LED前照灯时 , GaN技术可提高效率 , 改善热管理并降低系统成本 。 而更高的开关频率允许在AM 波段以上工作并降低 EMI 。 GaN在汽车电子方面拥有丰富的应用场景 。
下一代充电器领域 , GaN在未来几年将在许多应用中取代硅 , 快充是第一个可以大规模生产的应用 。 在600伏特左右的电压下 , GaN在芯片面积、电路效率和开关频率方面的表现明显好于硅 , 因此在壁式充电器中可以用GaN来替代硅 。 5G 智能手机的屏幕越来越大 , 与之对应的是手机续航的需求越来越高 , 这意味着电池容量的增加 。 GaN快充技术可以很好地解决大电池带来的充电时长问题 。
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2019年9月 , OPPO宣布在其65W内置快速充电器中采GaN HEMT 器件 , GaN在2019年首次进入主流消费应用 。 2020年2月 , 小米公司在小米10发布会上也宣布使用65W的GaN快充 。
GaN功率器件在2020年预计将会加速普及 。 由于GaN充电器具有体积小、发热低、功率高、支持PD协议的特点 , GaN充电器有望在未来统一笔记本电脑和手机的充电器市场 。
Yole预测 , 到2024年GaN电源市场规模将超过3.5亿美元 , CAGR为85% , 有极大增长空间 。 此外 , GaN还有望进入汽车及工业和电信电源应用中 。
GaN功率器件领域一直由EPC , GaN Systems , Transphorm和Navitas等纯GaN初创公司主导 , 他们的产品主要是 TSMC , Episil或 X-FAB 代工生产 。 国内新兴代工厂中 , 三安集成和海威华芯具有量产GaN功率器件的能力 。
3、氮化镓(GaN)在光电子领域
GaN低功耗、高发光效率为LED、紫外激光器助力 。
GaN是蓝光LED的基础材料 , 在Micro LED、紫外激光器中有重要应用 。
Micro LED 是新一代显示技术 , 比现有的 OLED 技术亮度更高、发光效率更好 , 但功耗更低 。 2017年5月 , 苹果已经开始新一代显示技术的开发 。 2018年2月 , 三星在CES 2018上推出了Micro LED电视 。 Micro LED更容易准确调校色彩 , 且有更长发光寿命和更高亮度 。 Micro LED 继OLED之后成为另一项推动显示品质的技术 。
氮化镓(GaN)因其材料的高频特性是制备紫外光器件的良好材料 , 紫外光电芯片具备广泛的军民两用前景 。 军事领域 , 典型应用有:灭火抑爆系统(地面坦克装甲车辆、舰船和飞机)、紫外制导、紫外告警、紫外通信、紫外搜救定位、飞机着舰(陆)导引、空间探测、核辐射和生物战剂监测、爆炸物检测等 。 民用领域 , 典型应用有:火焰探测、电晕放电检测、医学监测诊断、水质监测、大气监测、刑事生物检测等 。
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