從LED到電力電子器件！華燦光電謀劃氮化鎵未來

    作為國內(nèi)領(lǐng)先的LED芯片企業(yè)，華燦光電在2020年完成15億元定增項目。其中，約12億元投向Mini/Micro LED項目，約3億元則投向氮化鎵基電力電子器件項目。

    事實上，Mini/Micro LED及氮化鎵電力電子器件是華燦光電近來布局的重點。氮化鎵作為第三代半導體的重要代表材料之一，氮化鎵電力電子器件領(lǐng)域有望成為華燦光電下一個成長空間的入口。

    在由 TrendForce集邦咨詢旗下化合物半導體市場、全球半導體觀察聯(lián)合舉辦的“2022集邦咨詢化合物半導體新應用前瞻分析會”上，華燦光電副總裁王江波詳細分析了氮化鎵技術(shù)所面臨的挑戰(zhàn)與機遇，以及華燦光電的布局。

華燦光電副總裁 王江波

    Mini/Micro LED、電力電子器件：GaN材料重要應用領(lǐng)域

    王江波表示，GaN作為一種寬禁帶半導體材料，學術(shù)界已研究多年，在20世紀90年代，GaN在藍光LED上開始大放異彩，進而引起業(yè)界更為廣泛的關(guān)注。

    從材料性質(zhì)上而言，GaN化學性質(zhì)穩(wěn)定，且GaN是直接帶隙的半導體材料，其禁帶寬度可覆蓋從紫外到紅外，因此，GaN材料成為紫外、藍光、綠光LED和激光器等光電器件實現(xiàn)的基礎(chǔ)，廣泛應用于照明、顯示、通信、醫(yī)療等多個領(lǐng)域。

    此外，GaN材料具備3.4eV的能帶寬度，異質(zhì)結(jié)處具備高密度2DEG，同時GaN材料具有較高的臨界擊穿電場、飽和電子速度，在電力電子器件方面具備獨特的優(yōu)勢，如高耐壓、高開關(guān)頻率、耐高溫等。

    其中，在新型顯示Mini/Micro LED領(lǐng)域，王江波指出，顯示技術(shù)經(jīng)過多年的迭代與升級，Mini RGB直顯產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，其中P1.2-P0.3將是未來的主力；MiniLED背光在2021年迎來爆發(fā)，產(chǎn)業(yè)鏈龍頭企業(yè)紛紛推出MiniLED背光終端產(chǎn)品。未來，MiniLED背光將持續(xù)打開更多應用空間。

    而Micro LED在亮度、對比度、可靠性等方面展現(xiàn)出巨大的優(yōu)勢，未來商業(yè)化應用方向主要包括大尺寸領(lǐng)域，如電視、商業(yè)廣告與顯示等，以及小尺寸領(lǐng)域，如AR/VR，可穿戴設備等。

    但Micro LED目前仍需進一步解決多個技術(shù)問題，包括外延材料的高度一致性，微米級芯片制作的精度控制和良率，巨量轉(zhuǎn)移的高良率，全彩化的有效實現(xiàn)，控制線路、驅(qū)動和背板的設計，以及壞點的有效修復等。據(jù)了解，微米尺寸的Micro LED制備已經(jīng)脫離了普通LED工藝，進入了IC制程。而硅襯底GaN晶圓具有低成本、兼容IC制程、易于襯底剝離等核心優(yōu)勢，因此成為Micro LED制備的主流技術(shù)路線之一。

Source：拍信網(wǎng)

    王江波還介紹了GaN在電力電子器件方向的應用。

    據(jù)悉，電力電子器件的主要作用是通過逆變、升壓、降壓、變頻、變相、開關(guān)等一系列手段，將發(fā)電廠生產(chǎn)的“粗電”轉(zhuǎn)換為日常可用的“細電”。近年來，業(yè)界對電力電子器件提出了更高的要求，包括環(huán)保、節(jié)能、高效、低成本、高靈敏度等，而這些新的要求正好與GaN材料相匹配。

    王江波表示，GaN電力電子器件的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：電能轉(zhuǎn)換效率更高、可使用的頻率更高導致器件體積可更小、功率密度更大、速度更快等，因此，GaN材料可以在電力電子器件領(lǐng)域得到廣泛應用。

    目前，GaN功率器件率先在消費電子快充領(lǐng)域起量。王江波認為，未來3-5年內(nèi)，GaN功率器件預計將在電動汽車、數(shù)據(jù)中心、自動駕駛、人工智能等領(lǐng)域獲得較快發(fā)展。

    但GaN功率器件產(chǎn)品目前仍存在不足，如較低的Vth、Vgs、高溫下漏電偏高、電流崩塌等。針對這些問題，業(yè)界也提出了相應的技術(shù)方案進行解決，如凹槽柵技術(shù)、垂直器件（MOS）。王江波表示，這兩種技術(shù)都可以實現(xiàn)更高的Vth、更大的Vgs容限，且可進一步簡化驅(qū)動電路�；�于這些優(yōu)點，產(chǎn)業(yè)鏈上已有多家企業(yè)正在針對這兩項技術(shù)進行相關(guān)研究。

    從專注LED到發(fā)力GaN電力電子器件

    此前，華燦光電對GaN材料的研究主要集中在LED方向，具有十幾年GaN相關(guān)的外延及芯片（LED）制造經(jīng)驗，在新一代顯示用芯片Micro LED領(lǐng)域，中小尺寸產(chǎn)品與戰(zhàn)略客戶合作取得關(guān)鍵進展，良率穩(wěn)步提升，滿足客戶系統(tǒng)驗證要求；大尺寸圓片波長均勻性顯著得到提高，公司巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)與設備廠商以及下游戰(zhàn)略客戶聯(lián)合開發(fā)，進展順利。

    2020年，華燦光電正式進入GaN電力電子器件領(lǐng)域。目前GaN電力電子器件外延片已達到國內(nèi)先進水平，芯片相關(guān)工藝完成階段性開發(fā)，6英寸硅基GaN電力電子器件工藝已通線，100mm柵寬D-Mode器件靜態(tài)參數(shù)已達標（對標國際市場）。預計2022年底推出650V cascode產(chǎn)品，2023年具備批量生產(chǎn)和代工能力。

    應用領(lǐng)域上，華燦光電將向移動消費電子終端快速充電器、其他電源設備、數(shù)據(jù)中心、電動汽車、通信等方向積極拓展。

    從專注LED到發(fā)力GaN電力電子器件，華燦將憑借領(lǐng)先的技術(shù)研發(fā)能力、優(yōu)秀的管理水平、優(yōu)質(zhì)的客戶結(jié)構(gòu)以及雄厚的資金實力為先發(fā)優(yōu)勢，開啟下一個快速增長期。（文：化合物半導體市場 林細鳳）