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第三代半导体材料氮化镓材料及应用
[ 来源:本站   时间:2023-10-08  阅读:1662次 ]

氮化镓材料


氮化镓(GaN)作为一种宽带隙化合物半导体材料,具有禁带宽度大、击穿电压高、导热系数高、开关频率高、抗辐射能力强等优点。 其中,高开关频率意味着应用电路可以使用更小的无源器件; 高击穿电压意味着耐压能力高于传统硅材料,不会影响导通电阻性能,因此可以降低导通损耗。 在各种优势的支撑下,氮化镓已经成为更好支撑电子产品轻量化的关键材料,也是目前最有前途的材料。


我国氮化镓产业发展迅速,产业链国产化日趋完善。 国内不少企业已经具备氮化镓晶圆制造能力。 随着市场资本的不断涌入,在国内第三代半导体产业政策的推动下,氮化镓的应用领域和市场规模正在迅速扩大。 以光电器件、功率器件和射频器件为主的国内氮化镓市场,预计2026年市场规模将突破1000亿元,年复合增长率达40.1%


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氮化镓应用

 

5G通信基站是氮化镓市场的主要驱动力之一。 氮化镓射频器件主要应用于无线通信领域,占比49%。 氮化镓材料在耐高温、高电压和更高电流耐受性方面的优势使得射频器件更适合5G基站。 随着国内5G基站覆盖范围的不断扩大,对GaN射频器件的需求将会更大。


随着智能终端设备的不断普及,设备的充电技术和电池性能已成为产品市场竞争的主要卖点。 业界一直在努力提高充电器的功率以缩短充电时间,并缩小电源适配器的尺寸以使其更加方便。 现代充电器本身就是“计算机”,可以根据连接的设备确定要传输的电流量,而氮化镓使这个过程更快; 与硅充电器相比,GaN 可以快速确定要传输的电流量。 流动,并在较长时间内传递高功率; 硅充电器通常体积庞大,主要是因为它们会产生大量热量,并且组件必须放置在一定距离处以便更快冷却。  GaN 充电器的尺寸比硅充电器更小,并且可以长时间提供高电流而不会过热。 由于上述特性,氮化镓是充电器和移动电源的绝佳材料选择。 智能移动设备的领导者苹果公司也在积极向氮化镓进军。


目前,第三代半导体材料已开始在新能源汽车领域应用,Keep Tops 品牌目前和各大汽车品牌均陆续深入合作,已实现产业落地。 未来新能源汽车保有量还将持续增加。 镓在车载充电器、DC-DC转换器等领域具有巨大的潜在市场空间。

 

生态环境是人类生存的保障。 生活垃圾处理已成为世界性难题。 利用等离子气化技术处理废物既经济又环保。 氮化镓材料可以帮助等离子体气化技术实现产业化。


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氮化镓封装技术

 

GaN晶片硬度强、涂层硬、材质脆。 与硅晶圆相比,它们在封装过程中对温度和封装应力更加敏感。 芯片裂纹和界面分层是封装过程中最常见的问题。 同时,GaN产品的高压特性、封装设计过程中爬电距离的设计要求也与硅基IC存在显着差异。


高性能、高可靠性、低成本是集成电路产品市场的核心竞争力。  Keep Tops采用框架式封装作为GaN产品的突破点。 基于芯片材料的特点,在行业内率先建立GaN产品封装工艺标准。 建立了专门的氮化镓产品导入流程,保证产品研发和导入的一次性通行证,帮助客户快速发布新产品。 产业链上下游联动积极探索框架设计结构差异带来的芯片性能提升,对框架结构进行仿真验证,对框架表面处理工艺进行对比验证,从 设计方面,优化材料成本。

 

封装工艺是集成电路质量的核心控制要素之一。Keep Tops根据氮化镓芯片的材料特性,验证封装各环节的工艺方案和设备参数,控制产品研磨工艺的生产厚度、晶圆切割工艺的刀具规格和切割等措施 封装材料的参数、CTE性能选择、粘接层的涂覆厚度、粘接材料的烘烤时间和温度是避免GaN产品出现质量问题的核心。

 

芯片裂纹是氮化镓产品封装中最常见的失效现象。 如何快速、准确地识别和排除异常产品,是提高产品封测良率、保证产品正常使用的保证。  Keep Tops 氮化镓率先制定氮化镓产品裂纹、分层的检验标准,并投入SAMAVI等高精度、自动化设备,确保异常产品不流通、不溢出。


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