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一、什么是GaN功率器件
第一代半導(dǎo)體材料以硅（Si）和鍺（Ge）為代表，它們?yōu)榘雽?dǎo)體行業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著技術(shù)的發(fā)展，第二代半導(dǎo)體材料以砷化鎵（GaAs）和銻化銦（InSb）為核心，這些材料的高頻和高速特性，為電子器件的性能提升提供了強(qiáng)大動(dòng)力。而現(xiàn)今，以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等為代表的寬禁帶半導(dǎo)體材料，作為第三代半導(dǎo)體材料，正因其優(yōu)異的性能而備受矚目，其中碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）的發(fā)展尤為成熟。
GaN功率器件指使用氮化鎵（Gallium Nitride，簡(jiǎn)稱GaN）材料制造的功率半導(dǎo)體器件。其中，高電子遷移率晶體管（HEMT）是GaN功率器件中的一種重要形式。GaN HEMT器件因其獨(dú)特的高電子遷移率特性，在高頻和高功率的應(yīng)用領(lǐng)域中表現(xiàn)出卓越的性能，成為現(xiàn)代電子設(shè)備中不可或缺的關(guān)鍵組件。
二、芯干線科技GaN功率器件及應(yīng)用
南京芯干線科技有限公司專注于功率半導(dǎo)體器件的研發(fā)，其產(chǎn)品線涵蓋了Si MOS & IGBT、GaN HEMT、SiC MOS & SBD、IGBT以及SiC Module等多個(gè)領(lǐng)域。作為國(guó)內(nèi)少數(shù)同時(shí)涉足碳化硅和氮化鎵功率器件的企業(yè)之一，南京芯干線科技已經(jīng)構(gòu)建了多元化的產(chǎn)品矩陣，為下游客戶提供了穩(wěn)定且批量的供貨能力。
公司目前擁有近60項(xiàng)產(chǎn)品，產(chǎn)品線覆蓋了從40V到1700V的廣泛電壓范圍，滿足了不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。產(chǎn)品應(yīng)用覆蓋消費(fèi)類電源、工業(yè)類電源、新能源汽車、服務(wù)器電源、光伏儲(chǔ)能、充電樁、工業(yè)自動(dòng)化以及人工智能與AI算力等多個(gè)領(lǐng)域。
為了滿足電源設(shè)計(jì)中高頻回路環(huán)路小的要求，芯干線設(shè)計(jì)了獨(dú)特的雙門極驅(qū)動(dòng)GaN HEMT，客戶在進(jìn)行PCB LAYOUT設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)實(shí)際靈活選用不同門級(jí)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，同時(shí)也大大縮小了GaN HEMT并聯(lián)應(yīng)用時(shí)的高頻環(huán)路，產(chǎn)品特點(diǎn)如下：
使用開爾文驅(qū)動(dòng)腳，功率地與驅(qū)動(dòng)地分開，減小共源電感；
驅(qū)動(dòng)回路最小化, 例如圖中所示，驅(qū)動(dòng)地在第二層，驅(qū)動(dòng)信號(hào)在第一層，形成最小回路;
器件的源極PAD，打過孔至其他層，在其他層大面積鋪銅，增加散熱;
多個(gè)器件并聯(lián)使用時(shí)，便于布局驅(qū)動(dòng)的對(duì)稱。大大降低電磁兼容處理的難度。
芯干線科技GaN HEMT的技術(shù)優(yōu)勢(shì)如下
更高的開關(guān)頻率：250KHz及以上
更好的溫升特性：自有專利技術(shù)的封裝設(shè)計(jì)、散熱能力強(qiáng)、器件更安全可靠
更好的EMI特性：獨(dú)家專利的器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、有利于減小驅(qū)動(dòng)電路環(huán)路、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單
更靈活的PCB布板：自有專利的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)、布板更靈活
更低的成本：優(yōu)化了版圖設(shè)計(jì)、提升了性能、良率更高、成本更低
芯干線GaN產(chǎn)品以獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，獲得了用戶的好評(píng)和市場(chǎng)的認(rèn)可。公司于2023年率先實(shí)現(xiàn)了E-MODE工藝2KW GaN充電器的量產(chǎn)，且已應(yīng)用在消費(fèi)類、工業(yè)類及新能源汽車類電源領(lǐng)域，通過技術(shù)團(tuán)隊(duì)不斷創(chuàng)新與突破，GaN產(chǎn)品已穩(wěn)居國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，加上公司自有的GaN芯片設(shè)計(jì)專利技術(shù)，在性能上與國(guó)際龍頭企業(yè)產(chǎn)品比肩齊驅(qū)。
我司自主掌握行業(yè)最前沿的設(shè)計(jì)與先進(jìn)封裝技術(shù)，成功通過了汽車級(jí)1000小時(shí)可靠性測(cè)試。今年4月份成功進(jìn)入全球一線Ai算力服務(wù)器供應(yīng)商白名單，并助力多家上市公司開發(fā)成功GAN電源產(chǎn)品。產(chǎn)品覆蓋100W到11KW 功率段。滿足了消費(fèi)類、工業(yè)自動(dòng)化、能源電力與車載電源等多行業(yè)應(yīng)用。
三、第三代半導(dǎo)體政策支持及GaN HEMT應(yīng)用
“十四五”開局以來，我國(guó)對(duì)第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)投入了前所未有的關(guān)注和支持，目標(biāo)是促進(jìn)這一產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈的自主性和可控性，并著力解決關(guān)鍵技術(shù)“卡脖子”問題。一些省份已經(jīng)從原材料供應(yīng)、芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造到封裝測(cè)試等多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，明確提出了半導(dǎo)體分立器件制造行業(yè)的具體發(fā)展目標(biāo)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年全球氮化鎵半導(dǎo)體器件市場(chǎng)銷售額已達(dá)到69億元人民幣，并預(yù)計(jì)到2030年將增長(zhǎng)至99億元人民幣，年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為5.4%（2024-2030）。
隨著第三代半導(dǎo)體技術(shù)的持續(xù)成熟和成本的逐步降低，氮化鎵市場(chǎng)在近幾年已經(jīng)經(jīng)歷了價(jià)格的顯著下降。這一趨勢(shì)反映了氮化鎵技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的提升。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，預(yù)計(jì)氮化鎵產(chǎn)品的價(jià)格將繼續(xù)呈現(xiàn)穩(wěn)中有降的趨勢(shì)，這將有助于其在更多領(lǐng)域的普及和應(yīng)用，從而推動(dòng)整個(gè)氮化鎵市場(chǎng)的持續(xù)增長(zhǎng)。
GaN HEMT、Si MOS、SiC MOS應(yīng)用區(qū)別
從晶圓的設(shè)計(jì)流程看：
（1） SI MOS首先將晶棒進(jìn)行切割，然后直接在SI片上剖光、最終進(jìn)行外延，光刻、離子注入擴(kuò)散、高溫退火等工序，做成MOS管。
（2） SI基GaN HEMT首先利用SI襯底上外延生長(zhǎng)一系列的III-V族材料（例如AlN, GaN, AlGaN），然后通過光刻、化合物沉積等方式做成HEMT管。
（3） SIC MOS是在升華法生長(zhǎng)的碳化硅襯底上利用例如CVD工藝進(jìn)行同質(zhì)外延，再采用熱氧化，離子注入和刻蝕的方式制成MOS器件。
通過上述信息，我們可以得出結(jié)論：從材料成本來看，SiC（碳化硅）材料最貴，生產(chǎn)成本較高。從制造成本來看，GaN（氮化鎵）的成本高于Si（硅）。
綜合考慮性價(jià)比時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)Si因其成本較低，更適合應(yīng)用于對(duì)成本敏感的低端消費(fèi)類電子產(chǎn)品。SiC適合用于高溫、高壓的大功率應(yīng)用場(chǎng)景。GaN非常適合用于需要小體積、中小功率、高頻和高功率密度的場(chǎng)合。
隨著氮化鎵技術(shù)的日益成熟和成本效益的提高，我們有理由相信，氮化鎵半導(dǎo)體器件將在未來的電子產(chǎn)業(yè)中扮演更加重要的角色，為各行各業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)大的動(dòng)力。
關(guān)于芯干線科技公司
芯干線科技是一家專注于第三代半導(dǎo)體功率器件及模塊設(shè)計(jì)研發(fā)的高科技企業(yè)；公司由功率半導(dǎo)體資深海歸博士、電源行業(yè)市場(chǎng)精英和一群懷揣創(chuàng)業(yè)夢(mèng)想的年輕專業(yè)人士所創(chuàng)建。公司自創(chuàng)立以來，始終致力于功率半導(dǎo)體GaN、SIC MOSFET、SI MOS、IGBT、SIC、IGBT Module等功率器件的深入研發(fā)與銷售，產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于消費(fèi)、光伏、儲(chǔ)能、汽車等電力電子領(lǐng)域，廣受好評(píng)。
芯干線科技憑借卓越的創(chuàng)新能力和市場(chǎng)表現(xiàn)，榮獲世紀(jì)電源網(wǎng)頒發(fā)的2022年度“新銳功率器件品牌”殊榮，同時(shí)躋身2022年“愛集微芯力量最具投資價(jià)值企業(yè)”之列，更在同年被評(píng)為“規(guī)模以上企業(yè)”，展現(xiàn)了公司強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿托袠I(yè)影響力。
進(jìn)入2023年，芯干線科技再攀高峰，接連斬獲“第三代半導(dǎo)體行家極光獎(jiǎng)”、“中國(guó)GaN功率器件十強(qiáng)”、“功率器件SiC行業(yè)優(yōu)秀獎(jiǎng)”以及“2023年國(guó)家級(jí)科技型中小企業(yè)”等一系列重量級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)，充分彰顯了公司在功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的領(lǐng)先地位和卓越貢獻(xiàn)。
展望2024年，芯干線科技將迎來全新的發(fā)展機(jī)遇。在國(guó)家重點(diǎn)扶持下，公司先后成功通過“國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)認(rèn)證”、ISO9001和IATF16949生產(chǎn)質(zhì)量體系認(rèn)證。為公司的持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。芯干線科技將以此為契機(jī)，不斷開拓創(chuàng)新，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)，為行業(yè)的繁榮發(fā)展貢獻(xiàn)更多力量。
