GaN SiC 電源管理 IGBT MOSFET

多元應用需求推波助瀾 GaN元件市場爆發指日可待

2018-12-25
在伺服器、通訊、無線充電、音訊與適配器(Adapter)等多種應用的刺激下,氮化鎵(GaN)技術發展愈趨白熱化。根據研究調查機構IHS分析,GaN市場指日可待,從2016年開始,每年皆有千萬美元的成長數字,預計十年後GaN市場商機將高達十億美元以上,主要營收來自於電源類市場,占40%;而汽車應用預計於2023年嶄露頭角,五年內將有高達億美元的商機。

在伺服器、通訊、無線充電、音訊與適配器(Adapter)等多種應用的刺激下,氮化鎵(GaN)技術發展愈趨白熱化。根據研究調查機構IHS分析,GaN市場指日可待,從2016年開始,每年皆有千萬美元的成長數字,預計十年後GaN市場商機將高達十億美元以上,主要營收來自於電源類市場,占40%;而汽車應用預計於2023年嶄露頭角,五年內將有高達億美元的商機。

英飛凌(Infineon)電源及多元電子事業處資深產品行銷經理鄧巍談到,英飛凌是提供完整電源方案的半導體廠商,其產品類型涵蓋絕緣閘雙極電晶體(IGBT)、金屬氧化半導體場效電晶體(MOSFET)、碳化矽(SiC)與GaN等產品。而GaN為下一個影響功率半導體與電子電力發展關鍵技術,為了有效發揮GaN的潛力,搭配適合的GaN驅動器也非常重要。

由於GaN本身特殊的元件特性,其驅動訊號也與主流矽元件有所不同,例如GaN的驅動訊號需要有穩定狀態電流供應、負電壓關斷,以及損耗控制優化等能力,若無法滿足上述條件,則難以將GaN本身的技術優勢完美呈現出來,這也是為甚麼GaN驅動器扮演重要角色。

然而,並非所有GaN的製造商或代理商都具備研發這些特殊訊號相關的驅動技術,故英飛凌針對GaN元件推出了三種不同類型驅動器,其核心相同但根據應用不同,其封裝設計也有所改變。

整體而言,以電源供應市場來看,目前來說主流還是大多採用SiC為主,基本從高壓到低壓涵蓋大部分應用場景。實際細分適合的應用場景,鄧巍認為,SiC適合用在高電壓與高變化的應用場景,如工業應用;而GaN特點則是在於提供較廣的頻率範圍,適用於中低壓類型的應用。預計未來10~20年內,這兩項技術將會同時並存,以SiC為主,GaN為輔的使用情境。

鄧巍分析,最先導入GaN技術的市場為通訊和伺服器。舉例來說,由於通訊電源系統不穩定,容易造成電信網路電力中斷或波動的情形發生,為了確保通訊電源系統得以穩定運作,使得電信服務正常運作,系統廠商開始對於尺寸更小、效率及效能更高的GaN設計產生濃厚的興趣。

事實上,通訊領域的GaN元件產品設計非常重視品質要求。其因在於,通訊基地台身處於天氣變化劇烈的環境中,野外適配器工作狀況與室內差亦非常大,故對於元件可靠性要求非常高。因此以元件商的角度設計產品,須事先考量其工作環境、場景、溫溼度等問題。

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