[原创] 布局消费电子领域,Navitas与众不同的氮化镓功率IC发展之路

2020-01-07
14:00:06
来源: 半导体行业观察


近几年,关于第三代半导体的新消息不断。种种迹象表明,第三代半导体市场正在悄悄升温。而碳化硅和氮化镓作为第三代半导体中最重要的两个分支,被很多厂商纳入了未来公司发展规划当中,也促使了一批初创企业致力于此。




成立于2014年的纳微半导体(Navitas)就是其中的一个代表,作为一家致力于氮化镓功率IC发展的企业,纳微半导体拥有强大且不断增长的功率半导体行业专家团队,其创始人更是合共拥有超过200项专利。经历了团队的成长、壮大和业务的不断发展,2019年12月19日,Navitas从近100个项目中脱颖而出,荣获上海张江高科895创业营“创新之星”大奖。





Navitas氮化镓功率IC优势




就目前第三代半导体发展的情况来看,碳化硅是当前最为成熟的宽禁带半导体材料。但为什么Navitas会选择氮化镓作为公司发展的核心?针对这个问题,Navitas中国区总经理查莹杰(Charles Zha)解释道:“氮化镓与碳化硅的结构不同,具有独特的异质结构和二维电子气,基于这种平面化结构,氮化镓可与硅半导体工艺兼容,更容易与其他半导体器件集成,从而实现更复杂的电路设计。”同时,他也指出,Navitas创立之时,创始人团队在氮化镓功率芯片设计方面积累了十年以上的经验,同时氮化镓的技术已经得到了有效的发展,与之相关的代工生产水平也有所提高,其中,台积电更是已经将良率提升到了可量产的水平。




对于氮化镓器件来说,其应用涉及到芯片设计、氮化镓工艺设计、标准工艺改进、基础库的建立等,但由于氮化镓进入半导体产业的时间较短,相关资源很缺乏。在系统方面,也没有相应的器件支持。Navitas想要发展氮化镓产品,就必须要先建立起一个完善的氮化镓系统,来供给市场所需。为此,他们决定首先发展氮化镓功率IC,将更多的电路集成在氮化镓器件中。在这当中,一个可靠并且合适的驱动是氮化镓器件可以稳定运行的关键。因此Navitas在所生产的氮化镓功率IC中全部集成了驱动器和逻辑电路,以此来帮助合作伙伴简化设计。



GaN功率集成电路是Navitas的独有技术。Navitas的GaNFast

TM

产品包括单片式GaN功率IC和半桥GaN功率IC,工作电压在650V,集成了GaN FET、GaN驱动器和GaN逻辑。在一片GaN晶片上集成多种电路的设计简化了系统,缩小了系统尺寸并优化了性能。



据介绍 ,Navitas氮化镓功率IC覆盖了30W到3KW的应用场景,共有三个产品系列。查莹杰先生告诉记者,其中30W到150W的功率器件主要用于手机和电脑的适配器;而150W到300W之间产品,适用于户外照明系统;300W到1000W之间的功率IC则主要是针对5G基站电源而设计;至于1KW以上的产品则可被用于数据中心和服务器电源。





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在介绍过程中他也强调了5G时代给氮化镓功率器件带来的发展机会。查莹杰先生表示:“按照某5G设备供应商的标准,5G基站电源功率密度需求是原来的3倍,这是传统硅无法做到,而氮化镓将会在当中扮演十分重要的角色。此外,氮化镓所具有的高温特性,也是它被用于5G基站电源的优势之一。”






打破常规,重点布局消费电子领域




根据调查数据显示,2018 年 GaN 功率器件国际市场规模中,电源设备领域占比 55%以上。其中,在电源市场上,氮化镓材料常被用于服务器电源,这也是大多数企业的普遍选择。但是Navitas打破了这个常规,将氮化镓适配器推向了对功率密度要求更高的消费电子领域。




据查莹杰先生介绍:“以300W为分界线,氮化镓功率器件所扮演的角色有所不同。300W以下的氮化镓功率器件注重的是便携性,300W以上的功率器件则对效率、温度以及功耗方面的要求更为严格。”



“目前,公司在消费电子领域和服务器领域具有布局。Navitas氮化镓功率IC覆盖了30W到高于3KW的应用场景,既包含了消费电子的所需,也满足了服务器和通信电源市场的所求。”



氮化镓电源适配器之所以能够快速进入市场,是源于5G手机的发展和PD快充的协议、接口标准化。查莹杰先生指出,在5G手机时代,降低功耗、延长待机和让充电更快、更便携成为了亟待解决的问题。要解决这个问题有三个方案:第一是等待下一代电池技术的出现,但鉴于电池技术在过去几年中并没有革命性突破,所以,5G手机很难靠这一方案满足需求;第二可以通过边充边用、以无线充电来解决耗电的问题,但目前的无线充电技术只能靠接近充电的方式来实现,也不能满足使用5G手机时的供电需求;第三则是让充电变得更快。在种种因素的共同影响下,第三种解决方案更能满足目前市场的需求。基于氮化镓所研制出的高电子迁移率晶体管(HEMT)器件,可实现低导通电阻、高开关速度的优良特性,从而实现手机电源适配器的功率密度和效率的大幅度提升。



Navitas GaNFast™功率IC使电源系统的运行速度比传统硅基产品快100倍, 同时提供3倍的高功率密度,40%的节能量和20%的系统成本降低。



在2020年消费类电子展(CES)上,Navitas将展示其世界领先的GaNFast™电源技术,同时将公布采用该技术的主要的品牌合作伙伴。届时将有超过25款采用GaNFast™电源IC技术的前沿充电器和适配器展出。查莹杰先生表示:“目前65W适配器已经被广大手机厂商所采用,2020年100W适配器将会出现在市场当中,届时,15分钟即可完成快速充电。”


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未来发展规划




对于未来,查莹杰也透露了一些发展计划。




Navitas将持续致力于降低氮化镓功率IC的应用成本,并专注在进一步的芯片和系统集成,让更多的消费者享受到氮化镓功率IC所带来的优势。查莹杰先生表示:“存量市场仍然具有非常大的潜力。以笔记本电脑为例,目前,只有高端电脑才会采用氮化镓功率器件。公司计划,将氮化镓产品下沉到中高端笔记本当中,让更多的消费者享受到使用氮化镓器件的电子产品所带来的便携快充体验。”



在Navitas发展的过程中,公司经过不断的思考和改进,最终探索出来了具有自身特色的氮化镓功率IC发展方向。通过布局消费电子领域快速进入氮化镓功率IC市场,让市场尽早接受并受益于氮化镓功率IC所带来的优势,并进一步推动氮化镓产业的发展。

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895创业营

895创业营系张江高科(股票代码600895)打造的创新创业服务品牌。以聚焦产业、优化资源、赋能创新为初心,通过资本、技术、媒体等合作方的共同助力,打造强有力的创业集群。



纳微半导体(Navitas





是895创业营(第八季)集成电路专场的优质项目之一。

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