36氪首發 | 「鎵未來」完成近億元A+融資,加速突破中大功率應用場景

來源:36氪
發佈時間:2022-05-26
第三代半導體材料氮化鎵的應用場景,正從低功率場景,向中高功率場景探索。

近日,36氪獲悉,珠海鎵未來科技有限公司(以下簡稱“鎵未來”)宣佈完成近億元A+輪融資,由順為資本、高瓴創投、盈富泰克聯合投資,深啟投資擔任獨家財務顧問。至今,這家專注于高端第三代半導體氮化鎵功率器件研發和生産的綜合解決方案提供商,成立一年半已累計融資過2億。本輪融資將主要用於氮化鎵功率晶片新産品研發及應用方案開發,此外還將用於供應鏈建設。

鎵未來成立於2020年10月,致力於高端氮化鎵功率器件的研發、設計和生産,為客戶提供更高效率、更小體積、更低成本的硅基氮化鎵器件産品和整體解決方案。其産品除了應用於手機/筆電PD快充以外,也實現了中大功率應用場景。目前,鎵未來多款650V氮化鎵産品已實現了量産銷售,其中包括 3款低功率氮化鎵産品和2款高功率氮化鎵産品。

GaN是第三代半導體材料的核心材料之一,具有功率密度更高、體積更小、更低功耗的特點。由於氮化鎵材料臨界擊穿電場高,電子遷移率高,氮化鎵功率器件在同一個關態阻斷電壓等級具有更高工作頻率和更低導通電阻等特性,電轉換損耗更低。不但提高效率節約電能,而且可使電源體積更小,實現更高的功率密度。

自2018年氮化鎵在手機PD快充得到快速普及後,低功率(以65W為代表)應用場景需求不斷釋放,第三代半導體氮化鎵功率器件賽道進入快速成長期。目前,每年超10億台智慧手機疊加超2億台筆電等消費電子産品的出貨量,吸引了PI、Navitas、英諾賽科等主要玩家都加入低功率氮化鎵功率器件市場的爭奪戰中。

而除目前已被市場承認的低功率場景以外,鎵未來創始人兼首席科學家吳毅鋒博士表示:“氮化鎵功率器件在消費電子、通訊、數據中心、照明、家電、伺服電機、光伏、新能源汽車和電力系統等領域都有廣闊應用前景,並且全球功率半導體的應用製造80-90%都在中國,産業土壤非常好。”吳毅鋒自上世紀開始對氮化鎵進行研究,有112項發明專利,看到中國功率半導體前景後,選擇回國創業。

根據中國現有氮化鎵市場需求情況和吳毅鋒在高端氮化鎵産品上的多年經驗積累,在公司發展策略上,鎵未來選擇從已有市場需求的低功率場景和具有門檻的高功率場景入手,再補充中功率産品線,完成各産品線基本佈局。

2021年,鎵未來研發並量産了適用於30-120W電源接收器的氮化鎵開關器件産品。手機/筆電快充産品獲得訂單達數百萬顆, 當年年營收過千萬。今年,客戶正由電商、ODM廠商、方案設計商向品牌客戶拓展,而且繼續推出適用於140W、200W、330W等低功率應用場景的高性能氮化鎵功率器件産品及電源整體解決方案。

氮化鎵可佈局産品線

低功率産品是鎵未來佈局的起點,但中大功率(500W以上)是鎵未來體現自身技術優勢和佈局未來的重點所在。

鎵未來成立之初就與國家電網相關企業合作,開發適用於智慧電錶電源模組及國家電網工業電源模組的900V級別高可靠性氮化鎵開關器件,並計劃2022年開始逐步導入産品。當前中國電網中存量的電源模組有幾億台,應用場景市場規模相當可觀。據公司提供的資訊,鎵未來目前是國內第一家能夠量産通過JEDEC可靠性驗證標準的900V級別氮化鎵功率器件的供貨商。

據吳毅鋒博士介紹,高功率産品不單是很多小功率器件並聯在一起,難度有疊加性,而且要重新設計後段金屬結構和工藝,本質上提升電流能力。如果小功率産品可靠性或柵極耐壓余量不夠,高功率産品成功的可能性很小。

另外,硅材料發展多年,在産品的易用性、可靠性、價格、成熟度等實用指標上都令人滿意。而氮化鎵的出現確實提升了性能,但會在實用性方面暴露出問題。氮化鎵功率器件天然不屬於常關型器件,非常關型器件很容易在應用系統啟動過程中出現過衝或失控而炸機。針對上述問題,市場上實現商用的主流結構有直驅型、以p-GaN柵極為代表的常關型,技術路線各有優勢。走這兩種技術路線的品牌商都在嘗試由低功率向中大功率佈局,但500W以上仍然是一個很難突破的門檻。

鎵未來選擇採用級聯結構型設計方案,在常開型GaN器件的源端串接一個常關型的低壓MOSFET,實現增強型器件。通過器件整合的優化設計與先進封裝,克服了傳統級聯結構的缺點,實現高速而穩定的特性。

採用GaN天然的常開特性可以避免製作常關型GaN器件工藝引入的缺陷,加上先進的設計和成熟製作技術,鎵未來的産品動態特性優秀,可靠性高。由於其柵極是常規的Si-MOSFET,柵極抗噪聲、抗衝擊能力強,不單相容Si基功率開關電路的柵極驅動。而且可以封裝成插件形式,適合大功率應用場景,應用功率範圍可覆蓋30W-6000W。

鎵未來目前已經實現了800W至3600W伺服器電源和算力電源樣機開發和測試,相應的氮化鎵産品已陸續量産。吳毅鋒博士告訴36氪,鎵未來是國內唯一實現2000W-4000W高效電源達到鈦金能效標準的 650V 氮化鎵功率器件量産製造商。

無橋圖騰柱 PFC 可大幅度降低整流損耗,是氮化鎵功率器件在高效電源應用的一大特色,但通常需要成本較高的數字信號處理器(DSP)。今年4月,鎵未來與合作夥伴共同開發,再次率先實現了業界第一款採用控制IC的700W智慧混合信號無橋圖騰柱 PFC +LLC量産電源解決方案,不需要DSP(數字處理晶片)。其滿載效率高達96.72%,符合80PLUS鈦金能效。這一技術將加速氮化鎵的應用步伐。

(700W圖騰柱PFC+LLC電源方案)

“我們實際具備做6千瓦以上的大功率晶片並量産的技術實力,已經開始佈局新一代中大功率技術平臺,預計兩三年內新技術平臺産品可以實現量産,這不僅在中國是領先的,在世界上也是領先的。”吳毅鋒博士説。

在對於自身發展和研發格局的定位上,鎵未來不局限于已經具有成熟産品和方案的低功率領域,也不局限于目前三代半導體有優勢的領域,其著眼的是整個功率器件行業,對於替代傳統硅器件有著更高的目標和展望。

目前,氮化鎵功率器件的應用場景正從已處於紅海競爭中的低功率消費電子向中大功率儲能、家電、電動工具等消費電子拓展,並逐步向ICT(通訊基站、伺服器/礦機)、工控、新能源、光伏、電力等工業場景延伸,經濟效益和市場潛力不容小覷;另外,對於提升能源使用效率、實現碳中和碳達峰,氮化鎵功率器件還具備極高的社會價值。

同時,吳毅鋒博士認為:“每一次産品的迭代不僅僅是性能得到提高,成本同樣也很重要。目前氮化鎵功率器件成本是Si MOSFET器件的1.8-2倍,鎵未來計劃在三年內可以實現成本的大幅降低。這是打破氮化鎵應用瓶頸的關鍵節點,鎵未來正在從研發設計、供應鏈建設兩個主要方面進行努力。”

目前,鎵未來已啟動下一代中大功率器件平臺的研發,計劃實現國內中大功率氮化鎵功率器件産品性價比新的突破。新研發産品技術平臺可以使每一片晶圓産出的晶片數量繼續增加,實現成本降低50%的目標。

在晶圓製造環節,鎵未來依託良率可達95%以上的海外晶圓廠,保證了國際競爭層面生産工藝和成本的領先,並將具備國産化替代條件的環節進行國産化轉移。經過一年的研發,鎵未來的産品已逐步實現國內配件與封裝測試,不單擴足了産能,且成本可降低20-30%。

鎵未來核心創始人、IEEE Fellow吳毅鋒博士在氮化鎵領域有26年的技術積累,作為連續成功的創業者,歷任Cree公司器件科學家、Transphorm公司高級副總裁,曾帶領團隊開發並量産出全球首批600V以上商用GaN功率器件,將可靠性提升至業內領先。

公司共有近70名員工,吸引了Intel、TI、士蘭微、TPH等業內頭部半導體公司的人才,完成組建了一個具備晶片研發、封裝測試、生産導入、可靠性驗證、品質控制和應用系統方案等各環節的完整團隊。

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