什么材料的芯片可以替代硅基芯片?KellyOnTech 氮化镓GaN芯片的最新进展

Posted by : KellyOnTech Date : 2021-08-05
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这期接着聊聊其他材料芯片研发的最新进展。



上期介绍了由英国的芯片设计公司Arm推出的PlasticARM, 新型塑料微芯片原型。


PlasticARM 新型塑料微芯片原型


为了突破摩尔定律对硅基芯片性能的限制,许多传统的半导体公司一直在积极开发新材料。

氮化镓 GaN

其中一种材料是氮化镓GaN (gallium nitride),这是一种通过将镓和氮结合成晶体而形成的化合物半导体。为什么要选择这种材料呢?这种材料非常适合高功率、高效和高温电子应用。GaN 半导体的电子迁移率是硅的 1,000 倍——它们流动得更快。


氮化镓GaN (gallium nitride)


和硅基芯片相比:

  • 氮化镓芯片的功率损耗是硅基芯片的四分之一
  • 大小是硅基芯片的四分之一
  • 重量是硅基芯片的四分之一
  • 并且比基于硅的解决方案便宜

这意味着什么?

  • 如果运用到可再生能源系统,可以存储和转换更多的电力
  • 如果运用到电动汽车领域,每次充电后,行驶里程会更长
  • 如果运动到消费类设备,可以高速无线充电


您可能会问氮化镓这种原料贵吗?GaN 比硅贵,硅是地球上仅次于氧的最丰富的元素。但是有一家公司已经做到了将整体系统成本降低20%来弥补这一点。



GaN Systems

这家公司就是GaN Systems, 早在2008年成立于加拿大的首都渥太华。Kanata, 渥太华郊区。投资机构包括BDC Capital, 加拿大商业发展银行, 是加拿大政府全资的国家开发银行和Cycle Capital Management (CCM) 。顺便提一句,Cycle Capital是加拿大最有影响力和最大的清洁技术私募基金,在青岛也设有办事处,致力于将清洁技术商业化。还有宝马BMW i Ventures 也对 GaN系统进行了战略战略投资。

创始团队

GaN Systems 联合创始人和第一任CEO Girvan Patterson 是一名在电信和数据网络领域拥有近 40 年经验的特许电气工程师。他曾经在贝尔实验室工作,在CAD系统开发领域很权威,拥有专利。Girvan 曾经创立了图形工作站生产商 Orcatech Inc,并共同创立了以太网交换的先驱 Plaintree Systems Inc,Girvan已经在多伦多证券交易所和纳斯达克完成了四次 IPO,拥有20 年上市公司董事会经验。


GaN Systems 联合创始人和第一任CEO Girvan Patterson


另一位联合创始人是John Roberts,在半导体领域经验丰富,人脉资源深厚。他曾创立过两家位于渥太华的半导体公司 Calmos(后来的 Tundra)半导体和 SiGe 半导体。早在1989年就成为战略微电子联盟的首席执行官,该联盟由 25 家半导体公司组成,其中包括IBM和北电。


GaN Systems联合创始人John Roberts


氮化镓GaN芯片的实际应用

氮化镓GaN系统已经被超过2000家企业使用。我拿电动汽车举例:氮化镓正成为混合动力和电动车辆电力转换和电池充电的首选技术。
氮化镓芯片用到LiDAR 激光雷达上,性能可以提升10倍, 提供4通道激光,分辨率更高。



另外,氮化镓芯片用到车载无线充电上,功能也很强大。支持多个手机同时快速充电,手机可以随便放,没有特定位置要求,充电区域随手放的零钱,笔什么的,都不会干扰到充电。



不知道您喜不喜欢捷豹?


捷豹I-PACE纯电池电动汽车


具有跑车的敏捷性的捷豹I-PACE纯电动汽车也采用了GaN Systems提供的芯片 。



顺便提一句,丰田汽车和名古屋大学联合研发了全氮化镓GaN的电动车,在2019年在东京车展上亮相。


丰田汽车和名古屋大学联合研发了全氮化镓GaN的电动车


氮化镓GaN芯片还被用到了很多其他的领域,比如:
  • 消费电子产品
  • 数据中心服务器
  • 太阳能逆变器


氮化镓GaN芯片的应用领域


氮化镓GaN芯片在哪里能买到?

GaN Systems 在全球主要通过与其合作的经销商销售。在中国的经销商是贸泽电子(Mouser.cn)。贸泽电子为半导体和电子元器件业的全球分销商。另一家是Richardson Electronics, 被世界500强公司艾睿电子(Arrow Electronics,NYSE:ARW)收购。更多信息,欢迎关注『萃有堂』公众号。

下期我们继续聊其他材料芯片的最近进展。

我录了一个视频,供您参考。(请在"KellyOnTech"微信视频号观看)。