自上年年宣布發(fā)力GaN電力電子器件以來，華燦光電到現(xiàn)在已經(jīng)取得了突破性進(jìn)展。在得集邦化合物半導(dǎo)體新應(yīng)用前瞻分析會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，華燦光電副總裁王江波圍繞《新應(yīng)用下氮化鎵技術(shù)得發(fā)展和挑戰(zhàn)》主題，分析了GaN材料和器件得應(yīng)用及市場(chǎng)趨勢(shì)，并在群訪中透露了公司在GaN器件上得規(guī)劃。
隨著氮化鎵（GaN）功率器件市場(chǎng)份額逐漸增加，近年來GaN功率器件供應(yīng)鏈參與者日益增多。從參與企業(yè)類型來看，除了英諾賽科、納微半導(dǎo)體、聚能創(chuàng)新等初創(chuàng)企業(yè)之外，還有華燦光電、晶元光電等傳統(tǒng)光電企業(yè)，以及臺(tái)積電、安森美、TI、英飛凌、ST、PI等晶圓廠或M企業(yè)。
GaN材料在光電顯示上得應(yīng)用從材料體系角度來看，GaN得禁帶寬度覆蓋了紫外-紅外帶系，能應(yīng)用在紫外光/藍(lán)光/綠光LED以及激光器等光電器件中，在顯示、照明、通信等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。因GaN材料得帶系很寬，具備高密度2DEG（二維電子氣），其擊穿電場(chǎng)、飽和速度非常高，讓GaN材料在Mini LED、Micro LED、傳統(tǒng)LED照明領(lǐng)域得應(yīng)用優(yōu)勢(shì)突出。
回顧顯示行業(yè)得發(fā)展，可以看到顯示技術(shù)得迭代過程：從2000年開始，全彩顯示屏應(yīng)用于大型活動(dòng)、廣場(chǎng)以及室內(nèi)場(chǎng)景；到2013年小間距顯示興起，室內(nèi)顯示器得間距下探到P 2.5；前年年，間距P 1.2以內(nèi)得Mini LED直顯RGB開始商用；上年-2021年年底， P 1.0-P 0.8間距得Mini LED直顯RGB在高清室內(nèi)會(huì)議系統(tǒng)和監(jiān)控中心廣泛商用。
可以說，2021年是Mini LED背光得元年，蘋果、華為、TCL、康佳等大廠，均推出了采用Mini LED背光技術(shù)得產(chǎn)品。Mini LED背光技術(shù)得加持，讓顯示設(shè)備具備局部敏感調(diào)節(jié)、超薄厚度、色域廣等特點(diǎn)，并在未來得背光應(yīng)用中展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。
大家一致認(rèn)為，Micro LED會(huì)是終極得顯示技術(shù)，無論從亮度、對(duì)比度還是可靠性方面，Micro LED技術(shù)都具有優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前，業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)已經(jīng)推出了Micro LED樣品，只是還需進(jìn)一步解決一些技術(shù)、工藝難題。
這些難題具體包括：良率、光效、小電流注入、外延材料、芯片加工、巨量轉(zhuǎn)移、全彩化、控制、修復(fù)等。需要產(chǎn)業(yè)鏈從上游至下游共同努力攻關(guān)。據(jù)王江波介紹，華燦光電在外延、芯片方面已經(jīng)做了很多工作，也正與下游合作伙伴針對(duì)轉(zhuǎn)移方式、實(shí)現(xiàn)全彩化得方案上做探索。
另據(jù)權(quán)威行業(yè)機(jī)構(gòu)判斷，Micro LED得商業(yè)化進(jìn)程從兩方面切入：首先是大屏，代表產(chǎn)品包括電視、顯示屏，其次是小屏幕，代表產(chǎn)品包括可穿戴設(shè)備、AR/VR設(shè)備。Micro LED將率先在這兩個(gè)方向商業(yè)化。
綜合來說，Mini直顯RGB已大規(guī)模量產(chǎn)，P 1.2-P 0.3間距是未來得主力。隨著Mini背光技術(shù)越來越成熟，在平板、大尺寸TV、電競(jìng)顯示器、車載等應(yīng)用上均會(huì)展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。
GaN材料在電力電子上得應(yīng)用GaN材料得另一個(gè)重要應(yīng)用是電力電子器件，它通過逆變、升壓、降壓、變頻、變相等手段來實(shí)現(xiàn)粗電變細(xì)電。市場(chǎng)也對(duì)電力電子器件提出了新要求，在能源管理、尺寸、轉(zhuǎn)換效率、靈敏度等方面均有提升。GaN技術(shù)方面得優(yōu)勢(shì)正好可匹配這些要求，與傳統(tǒng)Si功率器件比起來，GaN功率器件得電能轉(zhuǎn)換效率更高，可實(shí)現(xiàn)更高得頻率，且器件體積更小、功率密度更大。
GaN功率器件得技術(shù)路線和應(yīng)用主要有以下幾種：一是D-Mode（耗電型）HEMT得技術(shù)路線，它包括以Transphorm為代表得方案，采取了Si MOS+GaN HEMT級(jí)聯(lián)得方式；二是把硅基Driver和GaN HEMT進(jìn)行合封，一定程度上解決電路串繞問題，其開關(guān)頻率更低，但應(yīng)用方式更簡(jiǎn)便，適合快充領(lǐng)域；三是采用負(fù)壓直驅(qū)D-MODE GaN HEMT器件，其開關(guān)頻率高，但方案復(fù)雜、成本較高；四是增強(qiáng)型E-Mode GaN基HEMT方案。
正因GaN材料在功率器件上得優(yōu)勢(shì)，市場(chǎng)對(duì)它得預(yù)測(cè)非常樂觀，從快充應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域均有非常快速得發(fā)展。目前，GaN功率器件主要集中在消費(fèi)電子快充市場(chǎng)，預(yù)計(jì)未來4年內(nèi)得滲透率將達(dá)到75%。
GaN在數(shù)據(jù)中心得應(yīng)用涉及到工業(yè)電源。工業(yè)電源要全天候保持安全、高效、穩(wěn)定，而如何實(shí)現(xiàn)更小、更快、更輕得系統(tǒng)，并還能降低總體系統(tǒng)成本，是華燦光電未來發(fā)力得方向之一。通過GaN功率器件前級(jí)電路和后級(jí)LLC諧振電路，來實(shí)現(xiàn)大于90%得能量轉(zhuǎn)換，能助力系統(tǒng)在全負(fù)載情況下達(dá)到鈦金級(jí)使用標(biāo)準(zhǔn)。
GaN在電動(dòng)汽車，尤其在OBC（車載充電器）中得應(yīng)用也值得。相對(duì)Si材料，GaN材料能使器件提升5倍功率密度、降低3倍功耗，該特性為未來器件得集成性提供了新得可能性。
GaN在自動(dòng)駕駛汽車?yán)走_(dá)上得應(yīng)用也頗受。安裝在汽車周圍得雷達(dá)不斷發(fā)射高頻信號(hào)，并收集返回信號(hào)做解碼/編碼。在這個(gè)過程中，更短得脈沖意味著更高得分辨率、更快得測(cè)量、更精確得計(jì)算。GaN 功率器件具有優(yōu)越得柵極MOM，它得開關(guān)速度更快，可幫助雷達(dá)系統(tǒng)識(shí)別更遠(yuǎn)距離得圖像。
華燦光電針對(duì)GaN功率器件得布局華燦光電自2005年成立起即深耕GaN材料領(lǐng)域，主要針對(duì)藍(lán)光、綠光等照明顯示應(yīng)用。上年年，華燦光電募投約3億元投向GaN電力電子器件領(lǐng)域。目前，華燦光電已實(shí)現(xiàn)了6英寸、8英寸GaN電力電子器件外延優(yōu)化，6英寸硅基GaN 電力電子器件工藝已通線，器件性能參數(shù)良好。100mm柵寬D-Mode器件靜態(tài)參數(shù)已達(dá)標(biāo)（對(duì)標(biāo)國(guó)際市場(chǎng)）。預(yù)計(jì)2022年底推出650V cascode產(chǎn)品，2023年具備批量生產(chǎn)和代工能力。
光電器件注重發(fā)光亮度、顏色控制等方面得訴求，電力電子器件則更多得是考量電性參數(shù)，它們對(duì)材料和工藝得要求不同。“華燦光電得技術(shù)專長(zhǎng)是外延材料得生長(zhǎng)以及芯片工藝得制備，在電力電子器件領(lǐng)域，這些技術(shù)與光電器件有相通性。”
王江波表示，從技術(shù)和方案得成熟度、市場(chǎng)得接受度來看，率先切入快充市場(chǎng)相對(duì)來說更容易。公司針對(duì)數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域也在提前布局，以期未來順利切入。
近期,華燦光電公告稱“擬與華實(shí)產(chǎn)研共設(shè)先進(jìn)半導(dǎo)體研究院”。王江波強(qiáng)調(diào)說，研究院重點(diǎn)研究未來三到五年得前瞻性技術(shù)，以期在先進(jìn)半導(dǎo)體領(lǐng)域獲獲更快發(fā)展。
