近日,据知情人士透露,华为正在为公司的功率器件研发大肆招兵买马,其中包括IGBT、MOSFET、SiC、GaN等主流的功率器件,据说队伍目前已有数百人。华为自研功率器件已经不是什么秘密了,那么华为进行这些功率器件的研发,究竟是在下一盘怎么的大棋?
蒸蒸日上的功率半导体
据了解,功率半导体是电子装置中电能转换与电路控制的核心,主要用于改变电子装置中电压和频率、直流交流转换等,可细分为功率器件和功率IC两大类。功率器件又分为二极管、晶体管、晶闸管,晶体管为其中市场份额最大的种类。
尤其是随着功率半导体器件逐渐往高压、高频方向发展,传统的硅基功率半导体器件及其材料已经接近物理极限,再加上第二代化合物半导体在成本、毒性上均不适合,国际大厂已经将产业未来聚焦到了第三代化合物半导体身上。可以说第三代半导体就是未来功率器件的发展方向。
全国两会近日刚落下帷幕,第三代半导体(GaN和SiC)再度成为两会的关键词之一。伴随着第三代半导体行业的触角向5G基站、特高压、城际高铁交通、新能源充电桩等关键领域延伸,我国半导体行业发展风口已至。
行业的发展主要由需求驱动,同时技术的发展在很大程度上促进了产品的应用领域的扩张。功率半导体的应用范围从传统的输配电,大功率、高电压工业生产领域不断向终端的电子产品扩张。
随着世界各国对节能减排的需求越来越迫切,功率半导体器件已从传统的工业控制和4C(通信、计算机、消费电子、汽车)领域迈向新能源、轨道交通、智能电网、变频家电等诸多产业。功率半导体的发展使得变频设备广泛的应用与日常的消费,促进了清洁能源、电力终端消费、以及终端消费电子的产品发展。
功率半导体下游各行业的的主要驱动因素
华为布局GaN
氮化镓(GaN)被称为第三代半导体材料。相比硅,它的性能成倍提升,而且比硅更适合做大功率器件、体积更小、功率密度更大。氮化镓芯片频率远高于硅,有效降低内部变压器等原件体积,同时优秀的散热性能也使内部原件排布可以更加精密,最终完美解决了充电速率和便携性的矛盾。
GaN功率器件主要销售给电子市场,对于消费市场来说,比较典型的就是快充,快充头产品中主要包括两块核心部件,一是电源管理IC芯片,另一块是功率分立器件。快充的要求是功率密度和效率。所以企业就必须以这种外形尺寸真正压缩系统并降低每功率价格。
2020年4月8日,在华为2020春季新品发布上,华为发布了一款充电器产品——65WGaN(氮化镓)双口充电器。当时就有传言说是华为自研,但实际情况还有待考究。不过熟悉华为的供应链相关人士指出,华为在GaN领域已经布局颇深。
除了消费电子领域的快充,基于GaN的分立器件,也更适合于高功率应用,例如数据中心或基站电源。2020年6月,华为宣布将在英国建立光电子研发与制造基地。一期项目将聚焦光器件和光模块的研发、制造。
说到光电子领域,GaN低功耗、高发光效率为LED及紫外激光器助力。基于GaN半导体的深紫外发光二极管(LED)是紫外消毒光源的主流发展方向,其光源体积小、效率高、寿命长,仅仅是拇指盖大小的芯片模组,就可以发出比汞灯还要强的紫外光。
在射频GaN领域,早在几年前,华为就已经在其4GLTE基站中采用了氮化镓功率放大器。然后,随着5G的到来,GaN具有越来越大的潜力。
在汽车领域,随着汽车采用的元器件越来越多,GaN的作用也越来越凸显。2020年8月11日,在第十二届汽车蓝皮书论坛上,华为智能汽车解决方案BU总裁王军透露,华为目前正在研发激光雷达技术。而GaN晶体管的进步已被证明是开发高精密激光雷达系统不可或缺的一部分。
总体来看,在目前形势下,新兴的汽车业务成为了华为寻求增长的一个突破口,进军做功率器件是为其汽车零部件供应商的身份盖楼。第三代半导体领域,或许可以成为我们实现技术追赶的良机。如华为这样有能力的企业就该一马当先,引领国内半导体崛起!
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原文标题:招兵买马!华为全面发力功率器件
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