根據Yole Développement（以下簡稱YD）公司近期發布的《功率GaN：外延、器件、應用及技術趨勢-2017版》報告，2016年，全球功率GaN市場規模已經達到了1400萬美元。相對于總規模達到驚人的300億美元的硅功率半導體市場，功率GaN市場還顯得很微不足道。不過，功率GaN技術憑借其高性能和高頻解決方案適用性，短期內預計將展現巨大的市場潛力。

 

　　功率GaN技術憑借其高速轉換性能，由高壓驅動電池和DC-AC工廠自備輔助電源的充電，以及DC-DC buck向12V和未來48V電池的轉變所帶來的未來市場，都為GaN帶來了無線可能。Transphorm公司等市場主要廠商已經獲得了汽車應用產品認證，這將使EV/HEV（電動汽車/混合動力汽車）領域的GaN應用最終獲得放量。

 

　　Transphorm公司是一家全球化的半導體公司，為高壓功率轉換應用開發了完整認證的650 V GaN功率器件。據麥姆斯咨詢報道，近日Transphorm公司剛剛獲得了Yaskawa公司（安川電機）的1500萬美元投資。在此背景下，Yole和Transphorm公司技術營銷副總裁Philip Zuk先生取得了對話，共同探討了Transphorm公司近期的新動向和未來前景，以及全球GaN產業的發展趨勢。

 

　　2016~2022年按應用細分的GaN功率器件市場

　　（引自：《功率GaN：外延、器件、應用及技術趨勢-2017版》）

 

　　YD：請您介紹一下Transphorm的歷史及主要產品。

 

　　Philip Zuk（以下簡稱PZ）：Transphorm公司的創始人Primit Parish和Umesh Mishra早年創辦并成功運營了一家名為Nitres的GaN LED公司，在Nitres被Cree（科銳）收購后，2007年，兩人便聯合創辦了Transphorm公司。十年來，Transphorm公司一直專注于將高壓（HV）GaN FET（場效應晶體管）推向市場。致力于為電力電子市場（數據中心服務器、PV轉換器、感應/伺服電機、工業及汽車等商業供電市場）設計、制造和銷售業內頂級品質和可靠性的GaN技術產品。2013年，Transphorm公司推出了業內唯一經過JEDEC認證的GaN器件。2017年3月，我們又繼續引領產業，推出了市場上僅有的一款經過AEC-Q101認證的650V車用GaN器件。

 

　　

 

　　Transphorm公司經AEC-Q101認證的FET器件TPH3205WSBQA

 

　　Transphorm公司的獨特優勢包括：

 

　　- 業內唯一能夠供應經JEDEC和AEC-Q101認證的技術和產品；

 

　　- 擁有業內規模最大的GaN技術專利組合；

 

　　- 最豐富的器件/封裝解決方案供應能力；

 

　　- 終端客戶產品已經量產的GaN供應商之一；

 

　　- 擁有較完整的外延（EPI）、設計和器件制造工藝價值鏈：這為Transphorm公司提供了多種抓手，使其GaN平臺的品質、可靠性及性能得到最大化。

 

　　YD：您能跟我們分享一下Transphorm公司近期在GaN技術領域的最新突破嗎？Transphorm公司是否會制造并認證1200V的GaN器件？

 

　　PZ：我們正在努力推出我們的第三代常閉GaN FET技術。該技術的閾值將提高到4.0V，提高了其抗噪能力和器件性能，無需負柵極驅動，并且相比上代產品降低了整體成本。新一代GaN技術可提供傳統的通孔封裝（through-hole packages， TO-XXX），以及表面貼裝分立封裝（SMD）。

 

　　與此同時，Transphorm正在基于我們常閉共源共柵GaN FET——金屬絕緣高電子遷移晶體管（metal Insulated High Electron Mobile Transistor）D-Mode器件，開發一種E-Mode技術。這種GaN器件的結構有別于目前市場上其它供應商的E-Mode器件。

 

　　YD：Transphorm公司相對GaN產業的其它廠商，優勢有哪些？

 

　　PZ：我們的優勢很多，如上所述，我們擁有覆蓋完整價值鏈的垂直整合業務模式，包括EPI、設計、制造以及應用支持，使我們能夠在產品開發的各個階段實現創新，從而帶來更高的產品品質和可靠性。

 

　　我們也創造了很多業內首創且唯一的里程碑。Transphorm公司設計并制造了業內唯一獲JEDEC認證的GaN產品，并有公開數據支持的產品壽命和可靠性（HTOL、HVOS、HTDC）。我們還設計并制造了唯一獲得AEC-Q101認證的GaN平臺，能夠滿足汽車產業的高標準要求。

 

　　我們的GaN技術能夠提供市場上最高的電壓閾值（4.0V）和最高的抗噪性能。

 

　　相比競爭產品，我們提供的標準易用型TO-xxx封裝產品，在功率輸出方面提高了40%。我們還針對高側和低側位置，分別提供漏極和源極SMD器件。

 

　　最后，Transphorm公司的GaN已經在大規模生產中應用，有些產品已經公開發布（服務器、伺服電機、電源功率級、GaN設計模組等）。

 

　　YD：您感覺汽車市場是否已經準備好采用GaN技術了？您認為什么市場是推動GaN應用的主要驅動力？

 

　　PZ：我不太確定。目前，幾乎所有的市場我們都有了早期采用者，但是還有更多的“跟隨者”仍在觀望，等待合適的時機迅速切入。而這個合適的時機，考量的因素是多方面的，主要包括：

 

　　- 質量和可靠性

 

　　- 多供應商機制所帶來的機遇

 

　　- 對技術的認知（已準備就緒）

 

　　- 采用GaN技術的經驗（硬件和固件開發）

 

　　- GaN技術研究的技術資源

 

　　- 相對現有技術，對GaN技術優勢的了解

 

　　- 從“系統成本”而非部件成本，了解GaN技術

 

　　GaN是一種源自RF（射頻）和LED領域的橫向器件，因此，它對于功率電子工程師來說是一種新事物。教育和培訓是應用的關鍵，這也是我們為什么一直在打造設計資源庫，并和客戶緊密合作以支持它們設計開發的原因。我們還開發并制造了評估套件，并將推出多款參考設計，以幫助設計人員更從容地采用GaN技術進行產品開發。

 

　　談到市場驅動力，我認為或將是500 V或以上的某種商用供電市場。

 

　　

 

　　Transphorm公司開發的Totem Pole PFC（4kW）評估套件

 

　　YD：如今，大代工廠正在涉足GaN市場。您如何評價功率電子產業的標準IDM模式和Fabless模式？

 

　　PZ：就GaN技術開發和產品上市要求的資本消耗率、資源規模而言，這兩種模式都各具優勢。Fabless模式的短板是需要采用其它廠商的標準工藝，或將帶來很多麻煩。這或將導致GaN器件供應商在性能、質量或可靠性方面進行一定的妥協。

 

　　我們也知道所有FET技術的“秘方”主要在EPI。因此，圍繞EPI的控制和專利不僅對于開發單個平臺很關鍵，對于長期的技術發展也至關重要。

 

　　就目前市場上的E-Mode技術而言，在產品層面還沒有任何換代級別的提升或改變。掌握工藝、EPI和設計，不僅可以使供應商長期地對技術進行微調，還可以提高或降低供應電壓。這是針對現有解決方案，打造突破性技術的真正最有效的方法。

 

　　我們已經選擇了一家代工廠合作伙伴，這條工藝線上的工程師是我們Transphorm公司自己的員工。這使我們在控制質量的同時，還能獲得第一手經驗，幫助我們開發新一代產品時，在制造層面優化技術。

 

　　YD：Transphorm未來5年的前景如何？將會有哪些重要的發展？

 

　　PZ：Transphorm的前景令人興奮！如果我把我們計劃的未來都劇透光了，還有什么驚喜可言？盡請期待，Transphorm在不遠的將來會帶來更多激動人心的產品。”