大功率LED材料迎來新成員

　　超級半導體材料GaN(氮化鎵)的時代正開啟。它比傳統(tǒng)的硅和GaAs(砷化鎵)更加耐壓，已成為大功率LED的關鍵材料之一，并在射頻領域中受寵，其中包括Cree、RFMD以及Eudyna和Nitronex推出針對這些市場的GaN產品。另外包括IR、ST、富士通、松下，以及新晉的EPC(宜普)公司等都介入到GaN器件市場。iSuppli數(shù)據(jù)預測GaN器件的TAM到2013年達到109億美元，而EPC產品的潛在市場價值70億美元并將以11.1%的年增長率增長，該公司的共同創(chuàng)始人和CEO Alex Lidow如是表示。

　　2004年，Eudyna推出基于SiC基板的耗盡型GaN射頻晶體管;隨后Nitronex推出硅基耗盡型GaN射頻晶體管。而IR年初也推出的其首款硅基GaN功率器件――耗盡型的iP2010和iP2011。而與競爭產品不同，EPC推出了增強型GaN功率晶體管，其硅基GaN技術建立于150mm晶圓的標準硅CMOS工藝。在GaN和硅基底中間，有一個氮化鋁隔離層。

　　據(jù)Alex介紹，其產品最潛在的市場機遇是替換功率MOSFET。

　　有意思的是，EPC與Alex的前東家IR(國際整流器)將在GaN功率市場上共舞，并都斷言傳統(tǒng)的硅功率MOSFET性能的發(fā)掘已到極限。盡管GaN開始侵食功率MOSFET市場，但其供應商決不會輕易將30年來創(chuàng)建的市場拱手相讓。Alex認為，5年之內，硅MOSFET仍將活躍在功率市場。

　　該公司目前在40V、100V和200V領域已各有兩款產品，2010年底將推出400V和600V的GaN產品，屆時將可覆蓋90%的現(xiàn)有功率MOSFET市場，而移動設施、筆記本電腦、服務器和交換機/集線器將是其產品滲透率最高的市場領域。譬如，服務器的功耗成本幾乎等于服務器本身，一個雙處理器的服務器卡消耗的450W功率中，有160W在電源轉換過程所消耗，而GaN技術可以將總服務器功耗降低18%。

　　但使用突破性新材料的半導體產品如何才能保證獲取市場上的成功? Alex認為成功將需要4大要素：支持新功能的潛在能力、易于使用、成本效益和更可靠。

　　Alex相信，隨著新的GaN晶體管快速覆蓋當前功率MOSFET/IGBT的電壓/電流范圍，其在AC/DC、同步整流和PFC中都將明顯提升性能。而增強型GaN晶體管與功率MOSFET非常類似，因此設計人員可以充分利用已有的設計經驗。但他同時提醒，GaN晶體管的柵穿效應(gate rupture)比功率MOSFET更加敏感，因此要注意ESD保護，以及其高頻特性也要求設計人員在設計PCB版圖時多加小心。

　　對于給定器件面積的電源轉換產品而言，導通電阻RDS(ON)是成本的決定性因素，而由于GaN器件比硅器件更加耐壓，對導通電阻的負面影響更小。EPC的200V GaN器件的導通電阻為25微歐，且由于采用倒裝技術，也可進一步降低成本。然而，當前硅基GaN的外延生長要比硅外延昂貴得多。

　　但Alex指出，隨著GaN器件的廣泛采用，5年后GaN外延生長的成本有望接近硅外延生長的成本(見表1)。而在可靠性方面，Alex表示，從業(yè)界公布的數(shù)據(jù)和EPC的測試數(shù)據(jù)來看，GaN技術已在商業(yè)應用中表現(xiàn)出可接受的水平。因此他堅信在臺灣的漢磊科技(Episil)的晶圓代工支持下，EPC的巨大產能蓄勢待發(fā)。