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消费级GaN手机电源市场起量,第三代半导体氮化镓功率芯片概念股都有那些?(配资技巧)

时间: 2020-03-31 00:02:01阅读: 配资公司 作者: 配资技巧 字体: 打印
[导读]:小米发布了新款手机小米10 Pro,同时更引人关注的是发布了65W氮化镓(GaN)的充电器,体积是标配的一半大小,售价149元,终端客户积极推进,消费级GaN手机电源市场起量。 全球首家采...

小米发布了新款手机小米10 Pro,同时更引人关注的是发布了65W氮化镓(GaN)的充电器,体积是标配的一半大小,售价149元,终端客户积极推进,消费级GaN手机电源市场起量。

全球首家采用GaN充电器的厂家是OPPO在19年11月发布RenoAce手机搭载的65W快充,在提升充电效率的同时减小体积。在今年的CES2020上,包括Anker在内的30家厂商推出了66款氮化镓快充产品。现在第二款小米紧接着推出氮化镓充电器,将把这个市场需求进一步扩大。未来如果苹果也开始采用氮化镓的充电器,氮化镓充电器的渗透率会加速上升。小米这款预计是Navitas供应,台积电代工,BOM成本在40-60元。

第三代半导体

第三代半导体更适用于制造高频、高温、大功率的射频组件,正是5G通信领域急需的材料,市场空间比较大。

现在,在执行功率控制半导体(功率半导体,Power Semiconductor )的领域里,已经开始研发使用碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)作为半导体材料而不是使用硅材料,并且取得了成果。

例如,铁路车辆方面,把原本采用硅制功率半导体的变流器更改为使用碳化硅的变流器,可以产生最大节能40%的划时代效果。

如果去半导体相关的展会的话,就可以看到应用碳化硅半导体技术、碳化硅功率半导体的实例。

在业界,正努力致力于开发碳化硅、氮化镓的半导体,而且应用在身边的实例越来越多,例如被日本山手线新型列车采用。

未来,这些新型半导体将在电动汽车(EV)、家用电器等市场普及,并且预计将促进节能环保及家用电器的小型化,前景可观。

以后将由碳化硅、氮化镓实现新型半导体开发成果。

氮化镓绝对高的性能

首先,氮化镓作为半导体具有极佳的性能。

作为半导体材料,碳化硅和氮化镓优于硅,因此实现了突破性的技能效果,但是,氧化镓的物理性质又“打败”了碳化硅和氮化镓。

通常用“Baliga性能指数”来表示半导体材料对硅的性能数值,硅是1,达到超过硅的节能效果的碳化硅为340,氮化镓为870。

相比之下,氮化镓的“Baliga性能指数”居然达到了870!它是硅的870倍!即使和已经达到卓越节能效果的碳化硅相比,也是它的大约2倍!氮化镓的卓越性能绝对是无可争议的!

如果是相同性能的元件,可以达到损耗小、绝对节能的效果,尺寸也可以做到极小。比方说,FLOSFIA已经成功开发了一种二极管,与碳化硅相比,其电阻降低了86%;从FLOSFIA网站上公布的尺寸比较来看,其面积几乎是硅的1/100。

然而,氮化镓也有其缺点,用氮化镓无法制造P型半导体。在半导体领域,存在故意缺乏电子的P型半导体和故意使电子空闲的N型半导体。

使用功率半导体的逆变器(Inverter)之类的功率电子设备(Power Electronics)都是由晶体管和二极管构成的。

用氮化镓二极管只可以制造N型“肖特基二极管”(Schottky Barrier Diode,缩写成SBD),晶体管却无论如何都需要P型和N型。

因此,业界认为用氮化镓仅仅可以制作“肖特基二极管”。当然,这样可以达到节能的效果,只是没有充分发挥氮化镓的全部性能。FLOSFIA通过使用氮化铱也成功制成了P型层,并做成了氮化镓晶体管。因此,为实现功率电子设备采用氮化镓,而做了技术上的准备。

突破技术封锁

氮化镓是一种新型超宽禁带半导体材料,将为国内相关器件的研制提供有力支撑。

氮化镓可以用于aese雷达,哦对了,我国被美国制裁了半个多世纪了,去年又被重新制裁了一遍。

A:属于目前第三代半导体中性能最好的了。

B:能够制造更高功率的半导体元件,适合电动汽车,风力发电什么的,做相控阵会比其它第三代的强。

C:这是种新兴材料,具有很低的发热很高的抗电压很小的体积。

技术成熟后用在充电器,电池,雷达等领域都很好

近年来氮化镓技术的突破性进展,极大地推动了相关的薄膜外延、日盲探测器、功率器件、高亮度紫外LED等器件的研究,是国际上超宽禁带半导体领域的研究热点。国家重点研发计划“战略性先进电子材料”重点专项也于2018年发布了相关的研究指南“超宽禁带半导体材料与器件研究(基础研究类)”,也极大带动了国内相关科研机构的研究兴趣,近年来,我国科学工作者在氮化镓材料和器件研究方面取得了重要的进展。

欧洲车企积极采纳,车规级GaN充电市场迎来需求增长。单车的On-Board-Charge的用量是5-6颗GaN FET,按照单颗6美元计算,单车OBC价值量有30美元之多。目前闻泰科技收购的安世半导体在车载OBC领域全球领先,并且今年已经有订单进入国际汽车Tier1厂商供应给客户量产。

化合物衬底功率器件性能优于硅衬底器件,期待渗透率提升。化合物彻底的禁带宽度是硅的3倍,零界击穿电场强度是硅的9倍,导热系数更高。GaN具有与MOSFET制程的相容性和低成本的优势,将逐步取代MOSFET并实现新的应用。

国家对氮化镓材料的潜力、氮化镓材料及器件研制进展和面临的挑战特别对氮化镓这个重要新兴领域的未来发展前景进行了展望。

氮化镓材料及器件研制进展挑战及展望

氮化镓器件氮化镓衬底的低热导率。解决办法有两种:热传递自器件沟道往下到通过键合技术所得的高热导率金刚石或AlN衬底以及自沟道往上至器件钝化层顶部高热导率金属热沉。P型掺杂依然是一个巨大的挑战,但从器件角度来看可采用单极器件。其他挑战还包括研制出具有低缺陷密度高可靠的栅介质、更低阻值的欧姆接触、更有效的终端技术比如场版和金属环用来提高击穿电场、更低缺陷密度及更耐压的Ga2O3外延层以及更大更便宜的单晶衬底。在充分考虑并解决了不局限于上述问题,氮化镓功率器件的明天便会大放光彩,为高效能功率器件的选择提供新的方案。

氮化镓晶圆和氧化镓外延薄膜处于产业链的前端,影响着产业的发展。镓族科技从关键基础材料开始,从源头解决问题,避免由于禁运影响国内氮化镓材料相关的半导体行业的发展。

镓半导体这里面有个我听说过的故事:

话说在80年代,中国半导体集成电路相比美帝被甩开的不算太多。

然而有海龟给党国建议,不走硅材料,而是走镓材料路线。各种电性能天生比硅材料好很多。有机会实现弯道超车。于是就启动了举国之力去琢磨。结果发现,镓材料物理性质很难做大尺寸!

所以要用来作超大集成规模电路不可行。

等回到硅路线来的时候,美帝英特尔已经起飞了……

以上文字来自路边吹牛皮的说法。

再见,硅!你的下一代电脑芯片可能是由氮化镓制成的。

传统上来说,计算机芯片由硅制成,因为它是地球上最丰富的半导体。然而,我们目前的技术已经让硅达到了最小的极限。这促使人们寻找新的方法来减少计算机芯片占用的空间,根据今年早些时候发布的一项新研究,可能已经发现了新的替代方案。

由于其较大的带隙,氮化镓被视为硅的替代品。这种特性意味着氮化镓具有独特的高“临界场强度”和广泛的可导电性。所有这些特性使得氮化镓成为计算机芯片可扩展性的更好的未来候选者。虽然这个研究领域是新的,与硅晶体管相比,氮化镓晶体管更适合安装在芯片上,并可能提高未来高功率电子器件的效率。

氮化镓(GaN)这种宽带隙材料将引领射频功率器件新发展并将砷化镓(GaAs)和LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)器件变成昨日黄花?看到一些媒体 文章、研究论文、分析报告和企业宣传文档后你当然会这样认为,毕竟,GaN比一般材料有高10倍的功率密度,而且有更高的工作电压(减少了阻抗变换损 耗),更高的效率并且能够在高频高带宽下大功率射频输出,这就是GaN,无论是在硅基、碳化硅衬底甚至是金刚石衬底的每个应用都表现出色!帅呆了!

至少现在看是这样,让我们回顾下不同衬底风格的GaN:硅基、碳化硅(SiC)衬底或者金刚石衬底。

硅基氮化嫁:这种方法比另外两种良率都低,不过它的优势是可以使用全球低成本、大尺寸CMOS硅晶圆和大量射频硅代工厂。因此,它很快就会以价格为竞争优势对抗现有硅和砷化镓技术,理所当然会威胁它们根深蒂固的市场。

GaN赢在哪里?

下面列出GaN的几个突出优点:

1.有源相控阵(AESA)雷达和电子战(EW)系统:这些是碳化硅衬底氮化镓(或者是金刚石衬底)晶体管或者单片微波集成电路(MMIC)的关键应用,而且多年来已经成为这个领域的事实标准,因为当前或再过几年都没有其他技术可以可供碳化硅衬底氮化镓的功率密度和其他优势。

Ka波段砷化镓和碳化硅衬底氮化镓MMIC射频功率放大器,两者都由TriQuint制造。每个放大器在30GHz提供6W 射频功率,不过,氮化镓所需的有源器件更少,所以MMIC只需要一个简单的四路功率合成器。砷化镓MMIC放大器需要更多的器件而且电路更复杂,因为它必 须包含32路功率合成器,它影响了MMIC的最终尺寸。砷化镓MMIC大约是铅笔橡皮擦顶部面积那么大小,而GaN 放大器则大约是生米粒大小。

氮化镓就像之前的砷化镓一样,在国防系统中将是至关重要的,主要用于但不限于AESA雷达和电子战以满足下一代需求。有几个非常大的项目在未来或多或少都依 赖它。因此,氮化镓MMIC在商业市场将激增并且国防承包商将开始部署它们。GaN在商业应用未来如无线基础设施一样绝对是前途一片光明,但进一步的接受 程度取决于其成本是否进一步降低。

简而言之,氮化镓现在才是刚刚发力,十年内其前途辉煌。整个发展故事值得好好读读,随着GaN所向披靡,那么砷化镓和LDMOS终将会成为历史。

“只要有电的地方就离不开氮化镓半导体”—这样的时代应该就在不远的将来

GaN氮化镓功率芯片概念股的投资逻辑

1、热点事件

小米发布了新款手机小米10 Pro,同时更引人关注的是发布了65W氮化镓的充电器,体积是标配的一半大小,售价149元。

2、氮化镓充电器的优点

1)体积小,不到普通充电器的一半大小。

2)充电效率高,比普通充电器充电效率至少提高50%。

3、GaN在手机上的应用趋势

全球首家采用GaN充电器的厂家是OPPO在19年11月发布RenoAce手机搭载的65W快充,在提升充电效率的同时减小体积。在今年的CES2020上,包括Anker在内的30家厂商推出了66款氮化镓快充产品。现在第二款小米紧接着推出氮化镓充电器,将把这个市场需求进一步扩大。未来如果苹果也开始采用氮化镓的充电器,氮化镓充电器的渗透率会加速上升。

4、GaN在其他行业的应用趋势

1)欧洲车企积极采纳,车规级GaN充电市场迎来需求增长。单车的On-Board-Charge的用量是5-6颗GaN FET,按照单颗6美元计算,单车OBC价值量有30美元之多。目前闻泰科技收购的安世半导体在车载OBC领域全球领先,并且今年已经有订单进入国际汽车Tier1厂商供应给客户量产。

2)5G射频领域:由于5G对射频功率、耗能要求的提升,5G射频领域将逐渐用氮化镓取代硅基材料。

5、GaN氮化镓功率芯片概念股:

1、海陆重工:参股的江苏能华微电子一家专业设计、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,具备一流的生产制作工艺。

2、云南锗业:控股子公司云南鑫耀半导体材料有限公司目前已建成砷化镓单晶及晶体产业化生产线,正在建设5万片/年2英寸磷化铟单晶及晶片产业化建设项目,丰富其在半导体材料领域的产品。2017年公司及子公司共生产生产砷化镓单晶片28.54万片。

3、海特高新:公司2019年硅基氮化镓功率器件芯片已实现小批量量产,并向客户交货。公司客户包括国内外设计公司。

4、三安光电:子公司厦门市三安集成电路有限公司主要从事化合物半导体集成电路业务,涵盖PA射频,电力电子,光通讯和滤波器等领域的芯片,已布局完成6寸的GaAs(砷化镓)和GaN(氮化镓)部分产线。

5、乾照光电:是国内最大的能够批量生产砷化镓太阳能电池外延片的企业,同时还着力研发生产世界最尖端的高性能砷化镓太阳能电池,填补了该领域的国内空白,是国内仅有的几家初步具备外延片和芯片工业化生产能力的企业。

6、富满电子:公司充电器主控芯片,与oppo合作研发过GaN的充电器;

7、有研新材:公司是砷化镓,都属于化合物半导体,公司为国内靶材等半导体材料的龙头企业之一,也是国内水平砷化镓最大的供应商;

8、闻泰科技:公司车载GaN已经量产,全球优质的氮化镓供应商之一;

9、耐威科技:持续性研发氮化镓器件,公司氮化镓外延片已有少量销售;

10、南大光电:公司的高纯磷烷、砷烷研发和产业化项目已经列入国家科技重大专项。高纯磷烷和高纯砷烷都是LED、超大规模集成电路、砷化镓太阳能电池的重要原材料;

11、和而泰:子公司铖昌科技的芯片产品涵盖的是氮化镓、砷化镓等,技术很成熟,已经在出货;

12、士兰微:公司4/6英寸兼容先进化合物半导体器件生产线

13、瑞芯微:公司主要从事集成电路的设计与研发,是中国极具创新和务实的集成电路设计公司,为手机快充等多个领域提供专业芯片解决方案

14、聚灿光电:主要产品为GaN(氮化镓)基高亮度蓝光LED芯片及外延片

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