近年來,GaN(氮化鎵)技術(shù)得益于高頻率、高功率、耐高溫、低功耗等特性,迅速滲透消費電子市場,并進一步向更高功率的應(yīng)用市場探索。然而,在消費電子市場的發(fā)展空間不斷縮小之際,GaN在高壓高功率市場的發(fā)展不如預(yù)期,在此背景下,多家廠商因經(jīng)營不佳,相繼選擇調(diào)整業(yè)務(wù),或并入實力雄厚的功率半導(dǎo)體大廠,或直接退出市場。
01、PI收購Odyssey
在這一輪行業(yè)洗牌中,美國垂直GaN晶體管技術(shù)開發(fā)商Odyssey Semiconductor Technologies也于今年3月宣布出售公司資產(chǎn)。
關(guān)于買家信息,Odyssey當(dāng)時僅透露對方是一家大型半導(dǎo)體公司,其他信息保密。直到昨日(5/7),真相浮出水面——Odyssey的收購方為美國高壓GaN技術(shù)商Power Integrations(PI)。據(jù)PI官方消息顯示,本次交易預(yù)計2024年7月完成,屆時Odyssey的所有關(guān)鍵員工都將加入PI的技術(shù)部門。PI沒有提及交易金額,按照Odyssey此前透露的情況來看,本次收購價為952萬美元。
值得一提的是,該公司原本還有上市的計劃,據(jù)2022年2月消息顯示,Odyssey向美國證券交易委員會提交了注冊聲明,計劃登陸納斯達克。實際情況表明,Odyssey未能順利按照計劃前進,其業(yè)績也反映了GaN行業(yè)整體經(jīng)營面臨挑戰(zhàn):2023年,該公司總營收約29萬美元,但凈利潤虧損了447萬美元。
02、垂直GaN技術(shù)機會與挑戰(zhàn)并存??
Odyssey資產(chǎn)的核心和關(guān)鍵即垂直GaN晶體管技術(shù),據(jù)介紹,這項技術(shù)是基于GaN襯底生長,電流陰極位于GaN襯底底面,陽極位于襯底上方,導(dǎo)通電流是豎向流動。采用垂直結(jié)構(gòu)的GaN器件有四大明顯的優(yōu)勢。
(1)由于采用同質(zhì)外延方案,GaN-on-GaN相比GaN-on-Si或GaN-on-SiC,擁有更低位錯密度的優(yōu)點,器件可靠性和性能更高;
(2)得益于垂直結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢,在相同的器件面積下,電壓等級可通過增加位于晶體管內(nèi)部的漂移層(用于傳導(dǎo)電流)的厚度來提高,因此,該技術(shù)適配更高電壓的應(yīng)用;
(3)垂直結(jié)構(gòu)的電流導(dǎo)通路徑面積大,器件可承受較高的電流密度;
(4)垂直結(jié)構(gòu)更易于產(chǎn)生雪崩效應(yīng),可幫助器件吸收電涌(器件兩端電壓或?qū)ǖ碾娏鞒霈F(xiàn)峰值的情況下),保持正常運行,適用于工業(yè)應(yīng)用場景。此前,Odyssey直言,相比Si、SiC及水平GaN,垂直GaN技術(shù)可為應(yīng)用場景的性能帶來更顯著的提升,而其專有的垂直GaN器件適用于高壓電機、太陽能電池板和電動汽車中的下一代800V電池組等電源開關(guān)應(yīng)用。
近兩年來,Odyssey持續(xù)投入相關(guān)技術(shù)研發(fā)工作,2022年9月,Odyssey完成1200V垂直GaN功率器件的開發(fā)目標(biāo),后于2023年1月宣布650V、1200V GaN垂直產(chǎn)品樣品已在2022年Q4完成開發(fā),計劃于2023年Q1開始送樣客戶。
無獨有偶,美國還有一家廠商同樣看好垂直GaN技術(shù)的前景——NexGen Power Systems,但該公司也沒能堅持繼續(xù)運營,已在2023年圣誕節(jié)前夕倒閉,旗下晶圓廠同步關(guān)閉,原因是難以獲得風(fēng)險融資,經(jīng)營舉步維艱。
從這兩家公司的發(fā)展結(jié)局足見,垂直GaN技術(shù)發(fā)展面臨瓶頸,產(chǎn)業(yè)化難度大,目前主要原因在于:GaN單晶襯底制備效率低,成本極高。因此,基于GaN襯底的垂直GaN器件商業(yè)化仍有很長一段路要走。? ?短期內(nèi),無論是投資者還是終端應(yīng)用,均對該技術(shù)信心不足。
對于Odyssey、NexGen這種完全投入這項技術(shù)的廠商而言,若沒能獲得足夠的資金支持,或者沒有其他業(yè)務(wù)提供一定的支撐,的確難以繼續(xù)往前走。但對于PI或其他功率半導(dǎo)體大廠而言,在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上,垂直GaN技術(shù)將成為這些企業(yè)的前瞻技術(shù)儲備,會有不一樣發(fā)展的結(jié)局。
03、PI+Odyssey,垂直GaN技術(shù)有望加快落地
PI是首家實現(xiàn)高壓GaN商業(yè)化的公司,但一個有趣的事實是,PI最初發(fā)展也是通過收購GaN相關(guān)資產(chǎn)起步。
據(jù)了解,PI于2010年收購了Velox Semiconductor,利用其對藍寶石基GaN的研究和專有技術(shù)創(chuàng)建了PowiGaN?技術(shù),該技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于PI的眾多產(chǎn)品系列,2023年,PI還推出了900V和1250V版本的PowiGaN技術(shù)和產(chǎn)品。收購Odyssey此舉進一步印證了PI對發(fā)展GaN技術(shù)的決心是堅定的,該公司去年就曾針對GaN技術(shù)的發(fā)展趨勢開展了一場直播活動,提供了深刻的解讀和分析。
PI認(rèn)為,在未來功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用領(lǐng)域中,當(dāng)功率達到某個水平以上時,GaN必將取代硅,成為更具成本優(yōu)勢且性能更優(yōu)越的技術(shù)選擇。這一趨勢不僅體現(xiàn)在高壓開關(guān)領(lǐng)域,還將在更多其他功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用場景中得到體現(xiàn)。PI高層堅信,與Si技術(shù)甚至是SiC技術(shù)相比,GaN可以稱之為一種更加適合于高壓開關(guān)應(yīng)用的技術(shù),通過這些觀點可見,PI在很大程度上與Odyssey不謀而合。從這個層面上看,PI不失為Odyssey合適的歸屬,而垂直GaN技術(shù)在PI的布局下也有望加快產(chǎn)品開發(fā)、驗證到商業(yè)化落地的進程。
同時,收購Odyssey此舉也反映了PI具有前瞻的眼光和敏銳的洞察力,這對于垂直GaN技術(shù)未來的發(fā)展來說也是必不可少的。PI表示,公司的目標(biāo)是利用GaN相對于SiC根本上的材料優(yōu)勢,以更低的成本和更高的性能將高電流、高電壓GaN技術(shù)商業(yè)化,從而支持目前由SiC所涵蓋的更高功率的應(yīng)用。
而Odyssey團隊在高電流垂直GaN方面的經(jīng)驗將增強并推進PI這些工作的進展。因此,此次收購除了進一步支持PI專有的PowiGaN?技術(shù)的持續(xù)開發(fā)之外,也將促進垂直GaN技術(shù)與PI技術(shù)的融合,實現(xiàn)共同發(fā)展。
PI目前的GaN技術(shù)采用了共源共柵(Cascode)的架構(gòu),將處于“常閉”狀態(tài)的GaN器件,與一個低壓的MOSFET相串聯(lián), 能夠?qū)?a class="article-link" target="_blank" href="/baike/1483521.html">擊穿電壓擴展到比硅開關(guān)以及增強型GaN開關(guān)更高的水平。
未來,通過對GaN前沿技術(shù)的戰(zhàn)略儲備,PI有機會繼續(xù)保持先發(fā)優(yōu)勢,在汽車、工業(yè)等高壓應(yīng)用中率先開花結(jié)果。2023年,PI實現(xiàn)凈收入4.445億美元,凈利潤(GAAP)為5570萬美元,經(jīng)營現(xiàn)金流為6580萬美元。據(jù)TrendForce集邦咨詢調(diào)研顯示,按照營收劃分,2023年,PI在全球GaN功率半導(dǎo)體市場的占有率位列第二。
集邦化合物半導(dǎo)體Jenny