
日前,华为旗下哈勃投资入股山东天岳的消息,以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体材料再次走入大众视野,引起业界重点关注。
事实上,随着半导体技术不断进步,对半导体器件性能、效率、小型化要求的越来越高,传统硅半导体材料逐渐无法满足性能需求,碳化硅、氮化镓等第三代半导体材料凭借着优异的性能,早已成为当前世界各国竞相布局的焦点,我国在加速发展集成电路产业的同时,把发展第三代半导体技术列入国家战略。
如今5G时代到来,将推动半导体材料实现革命性变化。其中,氮化镓器件以高性能特点广泛应用于通信、国防等领域,其市场需求有望在5G时代迎来爆发式增长。风口来临,我国目前有哪些企业在布局?下面将从衬底、外延片、制造及IDM几大分类盘点国内氮化镓主要企业。
GaN衬底企业
东莞市中稼半导体 科技 有限公司
东莞市中镓半导体 科技 有限公司成立于2009年1月,总部设于广东东莞,总注册资本为1.3亿元人民币,总部设立厂房办公区等共17000多平方米,并在北京有大型研发中心,为中国国内一家专业生产氮化镓衬底材料的企业。
官网显示,中镓半导体已建成国内首家专业的氮化镓衬底材料生产线,制备出厚度达1100微米的自支撑GaN衬底,并能够稳定生产。2018年2月,中镓半导体实现4英寸GaN自支撑衬底的试量产。
东莞市中晶半导体 科技 有限公司
东莞市中晶半导体 科技 有限公司成立于2010年,是广东光大企业集团在半导体领域继中镓半导体、中图半导体后布局的第三个重点产业化项目。
中晶半导体主要以HVPE设备等系列精密半导体设备制造技术为支撑,以GaN衬底为基础,重点发展Mini/MicroLED外延、芯片技术,并向新型显示模组方向延展;同时,中晶半导体将以GaN衬底材料技术为基础,孵化VCSEL、电力电子器件、化合物半导体射频器件、车灯封装模组、激光器封装模组等国际前沿技术,并进行全球产业布局。
苏州纳维 科技 有限公司
苏州纳维 科技 有限公司成立于2007年,致力于氮化镓单晶衬底的研发与产业化,实现了2英寸氮化镓单晶衬底的生产、完成了4英寸产品的工程化技术开发、突破了6英寸的关键技术,现在是国际上少数几家能够批量提供2英寸氮化镓单晶产品的单位之一。
据官网介绍,目前纳维 科技 GaN单晶衬底产品已提供给300余家客户使用,正在提升产能向企业应用市场发展,重点突破方向是蓝绿光半导体激光器、高功率电力电子器件、高可靠性高功率微波器件等重大领域。
镓特半导体 科技 (上海)有限公司
镓特半导体 科技 (上海)有限公司成立于2015年4月,主要从事大尺寸的高质量、低成本氮化镓衬底的生长,以推动诸多半导体企业能够以合理价来购买并使用氮化镓衬底。镓特半导体已自主研发出HVPE设备,并用以生长高质量的氮化镓衬底。
官网显示,借助自主研发的HVPE设备,镓特半导体已成功生长出4英寸的自支撑氮化镓衬底。镓特半导体表示,未来几年内将建成全球最大的氮化镓衬底生长基地,以此进一步推广氮化镓衬底在半导体材料市场上的广泛应用,并将依托自支撑GaN衬底进行中下游的高端LED、电力电子及其他器件的研发和制造。
GaN外延片企业
苏州晶湛半导体有限公司
苏州晶湛半导体有限公司成立于2012年3月,致力于氮化镓(GaN)外延材料的研发和产业化。2013年8月,晶湛半导体开始在苏州纳米城建设GaN外延材料生产线,可年产150mm氮化镓外延片2万片;2014年底,晶湛半导体发布其商品化8英寸硅基氮化镓外延片产品。
官网介绍称,截至目前,晶湛半导体已完成B轮融资用于扩大生产规模,其150mm的GaN-on-Si外延片的月产能达1万片。晶湛半导体现已拥有全球超过150家的著名半导体公司、研究院所客户。
聚能晶源(青岛)半导体材料有限公司
聚能晶源(青岛)半导体材料有限公司成立于2018年6月,专注于电力电子应用的外延材料增长。针对外延材料市场,聚能晶源正在开发硅基氮化镓材料生长技术并销售硅基氮化镓外延材料作为产品。
2018年12月,聚能晶源成功研制了达到全球业界领先水平的8英寸硅基氮化镓(GaN-on-Si)外延晶圆。该型外延晶圆在实现了650V/700V高耐压能力的同时,保持了外延材料的高晶体质量、高均匀性与高可靠性,可以完全满足产业界中高压功率电子器件的应用需求。
北京世纪金光半导体有限公司
北京世纪金光半导体有限公司成立于2010年12月,经过多年发展,世纪金光已成为集半导体单晶材料、外延、器件、模块的研发、设计、生产与销售于一体的、贯通第三代半导体全产业链的企业。
在碳化硅领域,世纪金光已实现碳化硅全产业链贯通,氮化镓方面,官网显示其目前则以氮化镓基外延片为主。
聚力成半导体(重庆)有限公司
聚力成半导体(重庆)有限公司成立于2018年9月,是重庆捷舜 科技 有限公司在大足区设立的公司。2018年9月,重庆大足区政府与重庆捷舜 科技 有限公司签约,拟在重庆建设“聚力成外延片和芯片产线项目”。
2018年11月,聚力成半导体(重庆)有限公司举行奠基仪式,项目正式开工。该项目占地500亩,计划投资50亿元,将在大足高新区建设集氮化镓外延片、氮化镓芯片的研发与生产、封装测试、产品设计应用为一体的全产业链基地。2019年6月5日,该项目一期厂房正式启用,预计将于今年10月开始外延片的量产。
GaN制造企业
成都海威华芯 科技 有限公司
成都海威华芯 科技 有限公司成立于2010年,是国内首家提供6英寸砷化镓/氮化镓微波集成电路的纯晶圆代工企业。据了解,海威华芯由海特高新和央企中电科29所合资组建,2015年1月,海特高新以5.55亿元收购海威华芯原股东股权,并以增资的方式取得海威华芯52.91%的股权成为其控股股东,从而涉足高端化合物半导体集成电路芯片研制领域。
海威华芯6英寸第二代/第三代半导体集成电路芯片生产线已于2016年8月投入试生产。官网显示,海威华芯已开发了5G中频段小于6GHz的基站用氮化镓代工工艺、手机用砷化镓代工工艺,发布了毫米波频段用0.15um砷化镓工艺。砷化镓VCSEL激光器工艺、电力电子用硅基氮化镓制造工艺在2019年也取得了较大的进展。
厦门市三安集成电路有限公司
厦门市三安集成电路有限公司成立于2014年,是LED芯片制造公司三安光电下属子公司,基于氮化镓和砷化镓技术经营业务,是一家专门从事化合物半导体制造的代工厂,服务于射频、毫米波、功率电子和光学市场,具备衬底材料、外延生长以及芯片制造的产业整合能力。
三安集成项目总规划用地281 亩,总投资额30亿元,规划产能为30万片/年GaAs高速半导体外延片、30万片/年GaAs高速半导体芯片、6万片/年GaN高功率半导体外延片、6万片/年GaN高功率半导体芯片。官网显示,三安集成在微波射频领域已建成专业化、规模化的4英寸、6英寸化合物晶圆制造产线,在电子电路领域已推出高可靠性、高功率密度的SiC功率二极管及硅基氮化镓功率器件。
华润微电子有限公司
华润微电子有限公司是华润集团旗下负责微电子业务投资、发展和经营管理的企业,亦是中国本土具有重要影响力的综合性微电子企业,其聚焦于模拟与功率半导体等领域,业务包括集成电路设计、掩模制造、晶圆制造、封装测试及分立器件,目前拥有6-8英寸晶圆生产线5条、封装生产线2条、掩模生产线1条、设计公司3家,为国内拥有完整半导体产业链的企业。
2017年12月,华润微电子完成对中航(重庆)微电子有限公司(后更名为“华润微电子(重庆)有限公司”)的收购,重庆华润微电子采用8英寸0.18微米工艺技术进行芯片生产,并在主生产线外建有独立的MEMS和化合物半导体工艺线,具备氮化镓功率器件规模化生产制造能力。
杭州士兰微电子股份有限公司
杭州士兰微电子股份有限公司成立于成立于1997年,专业从事集成电路芯片设计以及半导体相关产品制造,2001年开始在杭州建了第一条5英寸芯片生产线,现已成为国内集成电路芯片设计与制造一体(IDM)企业。
近年来,士兰微逐步布局第三代化合物功率半导体。2017年,士兰微打通一条6英寸的硅基氮化镓功率器件中试线。2018年10月,士兰微厦门12英寸芯片生产线暨先进化合物半导体生产线开工,其中4/6英寸兼容先进化合物半导体器件生产线总投资50亿元,定位为第三代功率半导体、光通讯器件、高端LED芯片等。
GaN IDM企业
苏州能讯高能半导体公司
苏州能讯高能半导体有限公司成立于2011年,致力于宽禁带半导体氮化镓电子器件技术与产业化,为5G移动通讯、宽频带通信等射频微波领域和工业控制、电源、电动 汽车 等电力电子领域等两大领域提供高效率的半导体产品与服务。
能讯半导体采用整合设计与制造(IDM)的模式,自主开发了氮化镓材料生长、芯片设计、晶圆工艺、封装测试、可靠性与应用电路技术,目前公司拥有专利256项。该公司在江苏建有一座氮化镓(GaN)电子器件工厂,厂区占地55亩,累计投资10亿元。
江苏能华微电子 科技 发展有限公司
江苏能华微电子 科技 发展有限公司成立于2010年6月,是由国家千人计划专家朱廷刚博士领衔的、由留美留澳留日归国团队创办的一家专业设计、研发、生产、制造和销售以氮化镓为代表的复合半导体高性能晶圆、以及用其做成的功率器件、芯片和模块的高 科技 公司。
能华微电子先后承担了国家电子信息产业振兴和技术改造专项的大功率GaN功率电子器件及其材料的产业化项目、国家重点研发计划战略性先进电子材料重点专项的GaN基新型电力电子器件关键技术项目等。2017年,能华微电子建成8英寸氮化镓芯片生产线并正式启用。
英诺赛科(珠海) 科技 有限公司
英诺赛科(珠海) 科技 有限公司成立于2015年12月,该公司采用IDM 全产业链模式,致力于打造一个集研发、设计、外延生长、芯片制造、测试与失效分析为一体的第三代半导体生产平台。2017年11月,英诺赛科的8英寸硅基氮化镓生产线通线投产,成为国内首条实现量产的8英寸硅基氮化镓生产线,主要产品包括30V-650V氮化镓功率与5G射频器件。
2018年6月,总投资60亿元的英诺赛科苏州半导体芯片项目开工,今年8月30日项目主厂房封顶,预计12月底生产设备正式进厂,2020年可实现规模化量产。该项目聚焦在氮化镓和碳化硅等核心产品,将打造将成为集研发、设计、外延生产、芯片制造、分装测试等于一体的第三代半导体全产业链研发生产平台。
大连芯冠 科技 有限公司
大连芯冠 科技 有限公司成立于2016年3月,该公司采用整合设计与制造(IDM)的商业模式,主要从事第三代半导体硅基氮化镓外延材料及电力电子器件的研发、设计、生产和销售,产品应用于电源管理、太阳能逆变器、电动 汽车 及工业马达驱动等领域。
官网介绍称,芯冠 科技 已建成首条6英寸硅基氮化镓外延及功率器件晶圆生产线。2019年3月,芯冠 科技 在国内率先推出符合产业化标准的650伏硅基氮化镓功率器件产品(通过1000小时HTRB可靠性测试),并正式投放市场。
江苏华功半导体有限公司
江苏华功半导体有限公司成立于2016年5月,注册资本为2亿元人民币,一期投入10亿元人民币。官网介绍称,目前公司已全面掌握大尺寸Si衬底高电导、高耐压、高稳定性的GaN外延技术并掌握具有自主知识产权的增强型功率电子器件制造技术。
根据官网显示,华功半导体可提供2英寸、4英寸、6英寸及8英寸GaN-on-Si功率电子器件用外延片产品,并基于华功自有知识产权的GaN-on-Si外延技术设计和制造,提供650V/5A-60A系列化高速功率器件。
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氮化镓充电器与普通充电器有什么优势?
近年来,市面上的氮化镓PD快充充电器如雨后春笋一样,各品牌厂商都推出自己氮化镓USB PD充电器。但对于普通用户来说,对氮化镓充电器了解到知识非常少,傻傻分不清楚普通充电器与氮化镓充电器区别在哪里,为何外观跟普通充电器一样的氮化镓充电器售价却比普通充电器高出许多?那么,下面就由笔者给大家分享一款omthing旗下的65W 氮化镓充电器,通过该款充电器给大家讲解氮化镓充电器与普通充电器的区别。
什么是氮化镓?
氮化镓是一种新型半导体材料,具有禁带宽度大、热导率高、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性,在早期广泛运用于新能源汽车、轨道交通、智能电网、半导体照明、新一代移动通信,被誉为第三代半导体材料。随着技术突破成本得到控制,目前氮化镓还被广泛运用到消费类电子等领域,充电器便是其中一项。简单的说,氮化镓拥有更宽的带隙,宽带隙也意味着,氮化镓能比硅承受更高的电压,拥有更好的导电能力,相同体积下,采用氮化镓技术的充电器比普通充电器输出效率更高。打个比方说,采用氮化镓材料做出来的充电头,体积和苹果5W充电器差不多大小的情况下,能实现更多的输出功率。
开箱
这款充电头包装盒设计十分简洁,以银色为主基调,表面有品牌Logo及产品的渲染图。包装盒打开的方式有点特别,采用“撕拉”方式打开,但笔者个人不太喜欢这种方式,开封后包装不能再重复使用,想收藏包装的机会也没有。
打开包装盒可以看到,除了omthing PD 65W充电头外,包装内还附带有一根C-C数据线,看上去线材较粗,用手拉扯不变形,柔韧性也不错,最大支持5A的电流,感觉商家还算比较有良心的。
充电头体积并不是很大,能轻松放进口袋,重量约115g,整体为白色,PC材质,表面哑光质感,我个人是比较喜欢这种设计,不易沾惹指纹,还可以减少日常使用的磨损划痕。整体比较简洁,除了顶部和底部外,四周没有任何元素,logo也安置在了顶部插口上方,一A两C三个输出口,遗憾是没有电源指示灯,使用起来不好判断充电头工作状态。
omthing 65W 氮化镓充电器腰身四侧进行圆角过渡处理,没有明显的“割手”的感觉,增加握持柔和手感。充电器的插脚可折叠,收纳携带十分方便。
这款充电器带有三个输出口:2个USB-C接口,1个USB-A接口,3个接口都支持快速充电。可以同时为3台设备充电,多设备的小伙伴不必再为每个产品准备一个充电器,大大减少插座占用率,出门旅行带上它一个就够了。值得注意的是,如果是给笔记本充电使用的话需接在C1口上哦,因为只有这个口才可以达到65W ,千万别接错。
omthing 65W 氮化镓充电器的具体参数信息印刷在底部,具体参数如下:
输入:AC 100-240V 50/60Hz 1.5A
总功率输出:65W Max
USB-C1输出:DC: 5V3A / 9V3A / 12V3A / 15V3A / 20V3.25A(65W Max)
USB-C2输出:DC: 5V2.4A / 9V2A / 12V2A / 15V3A / 20V2A(30W Max)
USB-AS输出:DC:4.5V5A / 5V3A / 9V2A / 12V1.5A (18W)
USBC1 + USB-C2输出:45W + 18W (63W)
USBC1 + USB-A输出:45W + 18W (63W)
USBC1 + USB-A输出:5V3A (15W)
USBC1 + USB-C2 + USB-A输出:45W + 15W(60W)
支持充电协议:QC2.0/QC3.0/PD3.0/PPS/苹果2.4A/AFC/FCP/MTK PE/SCP等
充电体验
笔者通过专业充电测试仪测试USB-C1输出功率,omthing 65W 氮化镓充电器内置智能电源管理芯片,采用PD3.0快充,支持QC2.0、QC3.0、QC4.0、PPS、Apple2.4A、DCP、AFC、FCP、SCP等多种快充协议,通过仪器测试显示C1接口最大支持63W输出,跟官宣的65W有点误差,实际效果还是令人满意,没有虚标。
接下来测试USB-C2输出功率,通过测试仪可以看到C2接口最大功率可达33W,与官宣数据还大些,给手机充电绰绰有余了,以后不用担心充电头功率不足引起发热量大的问题出现了。
接口USB-A输出功率相对上面两个接口功率略小些,实测数据为25W,目前像苹果iPhone 11系列已经支持到24W左右充电,所以相比使用原装的18W的PD充电器要快一些。
目前笔者手上有苹果手机和华为手机各一部,用充电头分别给这两部手机充电测试,苹果手机充电时功率可达10W,华为手机充电电量达91%时,充电功率能稳定在3.7W左右恒流充电,同时电流输出稳定,曲线波动较小,没有出现电流不稳定情况,稳定的电流能保证手机电池的使用寿命,这点笔者非常满意。
为了测试三个接口充电稳定性,笔者分别用omthing 65W 氮化镓充电器给三部手机同时充电,从测试仪显示来看,三接口同时充电最大可达60W左右,充电电流曲线也非常稳定,电流波动变化也非常小,用手触摸充电头表面,没有出现发烫现象,看来以后出门带这个充电器就够了。
总之,omthing 65W 氮化镓充电器测试结果笔者非常满意,小小体积有如此表现确实让人有点意外,而且内置有智能电源管理芯片,提供十重安全防护,过流保护、过压保护、过载保护、短路保护、过热保护、漏电保护、欠压保护、回流保护、涓流保护、电涌保护等,让你享受快充的同时,充电更安全。如果你最近想考虑入手一个大功率充电器,不防考虑一下omthing 65W 氮化镓充电器,相信它的表现不会让你失望。
缺点:1、没有充电指示灯,使用起来不清楚充电头工作情况;
2、65W接口没有明显标识,对新用户不是很友好;
3、A接口功率有点小,预留两个C口不实用,毕竟使用A口的用户还是占多数;
4、白色外壳耐脏,喜欢能有其他颜色可选。
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