5G 通信與新能源汽車也將成為氮化鎵未來重點投入的方向及芯片器件封裝清洗
根據(jù)韓國媒體 BusinessKorea 報導,三星電子即將進軍氮化鎵 (GaN)市場,目的是為了滿足汽車領域對功率半導體的需求。
報導引用知情人士的說法指出,三星電子近期在韓國、美國舉辦的“2023三星晶圓代工論壇”活動宣布,將在2025年起,為消費級、資料中心和汽車應用提供8寸氮化鎵晶圓代工服務。
據(jù)悉,氮化鎵因具備寬禁帶、高頻率、低損耗、抗輻射強等優(yōu)勢,可以滿足各種應用場景對高效率、低能耗、高性價比的要求。當前,氮化鎵的應用已經(jīng)不再局限于快充等消費電子市場,而是向數(shù)據(jù)中心、可再生能源甚至新能源汽車市場持續(xù)推進。
據(jù)市場研究機構TrendForce集邦咨詢《2023 GaN功率半導體市場分析報告 - Part1》顯示,到2026年,全球GaN功率元件市場規(guī)模將從2022年的1.8億美金成長到13.3億美金,復合增長率高達65%。
面對強大的市場需求,眾多半導體廠商開始擴充生產線,布局氮化鎵市場。
國際廠商方面:
英飛凌已經(jīng)宣布8.3億美元收購GaN Systems,并斥資20億歐元對碳化硅和氮化鎵進行擴產;DB Hi-Tech的目標是在2024年完成氮化鎵產品的開發(fā),2025年開始商業(yè)化生產;BelGaN通過收購Onsemi位于比利時的6英寸晶圓廠,計劃將其改造成氮化鎵代工廠...
國內企業(yè)方面:
三安光電、華潤微、英諾賽科、賽微電子、珠海鎵未來等廠商也在馬不停蹄地加速布局氮化鎵并推進產品落地和商用。
低調卻“吸金”
雖然沒有碳化硅那么火爆,但氮化鎵的吸金程度也毫不遜色。據(jù)筆者不完全統(tǒng)計,除了國外的ST、英飛凌和PI等企業(yè)一馬當先以外,國內的英諾賽科和納微也發(fā)展迅猛,到這也擋不住氮化鎵的發(fā)展浪潮。
據(jù)不完全統(tǒng)計,2021年國內超9家氮化鎵相關企業(yè)獲得了超12輪的融資,其中禹創(chuàng)半導體、鎵未來、能華微電子等3家企業(yè)都完成了2輪融資,從透露的投資額來看,芯元基完成了逾億元B輪;南芯半導體完成了近3億元D輪融資;能華微電子則是完成了數(shù)億元C輪。此外,2021年封測巨頭晶方科技入局氮化鎵,投資了以色列VisIC Technologies Ltd.,環(huán)旭電子也宣布投資氮化鎵系統(tǒng)有限公司,加碼功率電子戰(zhàn)略。
吸金能力的背后,是氮化鎵強大的潛力。同為第三代半導體材料,氮化鎵時常被人用來與碳化硅作比較,雖然沒有碳化硅發(fā)展的時間久,但氮化鎵依舊憑借著禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導率大、飽和電子漂移速度高和抗輻射能力強等特點展現(xiàn)了它的優(yōu)越性。據(jù)Yole Developpement發(fā)布的GaN Power 2021報告預期,到2026年GaN功率市場規(guī)模預計會達到11億美元。
說到GaN功率器件,當前人們的第一反應可能就是快充。從小米開局到蘋果入局,氮化鎵快充市場爆點不斷。2021年10月,蘋果推出了旗下首款氮化鎵技術充電器,并在全球范圍內率先支持USB PD3.1快充標準,一舉刷新了USB PD充電器單口輸出最高功率,達到140W。相比傳統(tǒng)硅器件,氮化鎵快充能夠顯著提升充電速度,并降低系統(tǒng)待機狀態(tài)的電量消耗,在這個萬事都離不開手機的時代,完美地滿足了人們“充電2分鐘,通話兩小時”的需求。當然,除了手機以外,平板、游戲機等也將追求輕量化,這也給氮化鎵快充帶來了不小的市場。
但需要注意的是,氮化鎵的應用領域遠不止消費電子領域。據(jù)普華有策統(tǒng)計,氮化鎵通常用于微波射頻、電力電子和光電子三大領域,微波射頻方向包含了 5G 通信、雷達預警、衛(wèi)星通訊等;電力電子方向包括了智能電網(wǎng)、高速軌道交通、新能源汽車、消費電子等;光電子方向則包括了 LED、激光器、光電探測器等。
而其中,5G 通信與新能源汽車也將成為氮化鎵未來重點投入的方向。隨著汽車電動化、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)市場的不斷增長,在小尺寸封裝強大性能的加持下,GaN再次成為關注的焦點。在5G通信領域,GaN可以縮小 5G 天線的尺寸和重量,又能滿足嚴格的熱規(guī)范,所以適合毫米波領域所需的高頻和寬帶寬。在目前正熱的汽車電子市場,氮化鎵也可以將汽車的車載充電器(OBC)、DC-DC轉換器做得更小更輕,從而有空間放入更多的鋰電池,提升整車續(xù)航里程。
Yole更是預測,從2022年開始預計氮化鎵以小量滲透到OBC和DC-DC轉換器等應用中。因此到2026年,汽車和移動市場價值將超過1.55億美元,年復合成長率達185%。
芯片功率器件封裝清洗:
合明科技研發(fā)的水基清洗劑配合合適的清洗工藝能為芯片封裝前提供潔凈的界面條件。
水基清洗的工藝和設備配置選擇對清洗精密器件尤其重要,一旦選定,就會作為一個長期的使用和運行方式。水基清洗劑必須滿足清洗、漂洗、干燥的全工藝流程。
污染物有多種,可歸納為離子型和非離子型兩大類。離子型污染物接觸到環(huán)境中的濕氣,通電后發(fā)生電化學遷移,形成樹枝狀結構體,造成低電阻通路,破壞了電路板功能。非離子型污染物可穿透PC B 的絕緣層,在PCB板表層下生長枝晶。除了離子型和非離子型污染物,還有粒狀污染物,例如焊料球、焊料槽內的浮點、灰塵、塵埃等,這些污染物會導致焊點質量降低、焊接時焊點拉尖、產生氣孔、短路等等多種不良現(xiàn)象。
這么多污染物,到底哪些才是最備受關注的呢?助焊劑或錫膏普遍應用于回流焊和波峰焊工藝中,它們主要由溶劑、潤濕劑、樹脂、緩蝕劑和活化劑等多種成分,焊后必然存在熱改性生成物,這些物質在所有污染物中的占據(jù)主導,從產品失效情況來而言,焊后殘余物是影響產品質量最主要的影響因素,離子型殘留物易引起電遷移使絕緣電阻下降,松香樹脂殘留物易吸附灰塵或雜質引發(fā)接觸電阻增大,嚴重者導致開路失效,因此焊后必須進行嚴格的清洗,才能保障電路板的質量。
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【閱讀提示】
以上為本公司一些經(jīng)驗的累積,因工藝問題內容廣泛,沒有面面俱到,只對常見問題作分析,隨著電子產業(yè)的不斷更新?lián)Q代,新的工藝問題也不斷出現(xiàn),本公司自成立以來不斷的追求產品的創(chuàng)新,做到與時俱進,熟悉各種生產復雜工藝,能為各種客戶提供全方位的工藝、設備、材料的清洗解決方案支持。
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