GaN Systems представляет ежегодные прогнозы для силовых полупроводников на 2023 год

3 января 2023 г.

В своих ежегодных прогнозах по силовым полупроводникам компания GaN Systems Inc из Оттавы, Онтарио, Канада (беспрецедентный разработчик силовых переключающих полупроводников на основе нитрида галлия для приложений преобразования энергии и управления) считает, что 2023 год станет еще одним знаковым годом для GaN — с широко распространенной сейчас В отчете Yole Intelligence «Power GaN 2022: Market and Technology Report 2022», согласно прогнозу Yole Intelligence, к 2027 году объем продаж достигнет 2 млрд долларов, что обусловлено растущим внедрением в потребительской электронике, автомобилях, центрах обработки данных и инициативах в области устойчивого развития.

Прогнозы исследуют всеобъемлющие системные изменения, происходящие в глобальной цепочке поставок полупроводников, и инициативы в области устойчивого развития, характерные для ключевых отраслей, зависящих от электроэнергии, т.е.

• Цепочка поставок – Инициирование исторических многолетних программ по изменению того, где и как производятся и упаковываются полупроводники.
• устойчивость – Стремление к эффективности и энергосбережению будет соответствовать новым политическим императивам энергетической независимости. GaN — не просто хороший выбор для высокочастотных устройств. Это также хорошо для планеты.
• Центры обработки данных – GaN открывает новые возможности, чтобы стать предпочтительным решением, поскольку центры обработки данных модернизируют процессоры, чтобы оптимизировать их возможности для достижения целей прибыльности и устойчивого развития.
• Электрические транспортные средства – GaN интегрируется в конструкции энергоэффективных электромобилей (EV) и зарядных станций, необходимых для достижения целей автопроизводителей и мировых правительств, предприятий и других организаций, которые влияют на будущее автомобильной промышленности и дорожного транспорта, к 2030 году.
• Бытовая электроника – GaN прочно закрепился в мейнстриме благодаря непрерывным инновациям и выпуску новых продуктов в зарядных устройствах, аудиотехнике, бытовой технике и конструкциях электроинструментов.

«Мы находимся в переломном моменте для технологии Power GaN», — считают GaN Systems. «Несмотря на почти три года значительных глобальных экономических и геополитических препятствий, силовые полупроводники GaN зарекомендовали себя в качестве предпочтительного продукта во многих сегментах рынка, включая центры обработки данных, электромобили, промышленную и бытовую электронику. Этого удалось добиться за счет уникального решения некоторых из наиболее насущных и критических проблем энергосистем, связанных с энергоэффективностью и проектированием в этих отраслях», — добавляет компания. «С сильным импульсом мегатенденции электрификации и увеличением количества продуктов, содержащих полупроводники, экономические победители и проигравшие будут определяться главным образом теми, кто сможет лучше управлять своими цепочками поставок, которые не только позволяют производить существующие товары для предприятий и потребителей, но и разжечь огонь инноваций в ближайшем будущем».

Предсказания конкретно следующие:

ПРОГНОЗ 1

Цепочка поставок: компании и правительства принимают многомиллиардные долгосрочные планы по укреплению глобального производства и упаковки полупроводников

• В прошлом многие компании сосредоточились на консолидации производственной деятельности в одной или двух странах. Забегая вперед, глобальная цепочка поставок полупроводников будет работать над расширением присутствия США как в инженерном проектировании, так и в производстве. В США это означает принятие национальной стратегической политики в отношении полупроводников, а не политически удобной.
• Ожидается, что Закон о чипах и науке от 2022 года станет катализатором географической диверсификации полупроводниковой промышленности США в течение следующих четырех лет. Значительная экономическая сила в виде грантов, кредитов и налоговых льгот в размере 52,7 млрд долларов будет стимулировать инвестиции в проектирование, литейное производство и производство. Крупные производители чипов будут получать от 2,5 до 3 миллиардов долларов за каждое новое производственное предприятие, которое они построят в США.
• Для ускорения разработки и производства микросхем следующего поколения широкая инвестиционная программа в рамках Закона о микросхемах Европейского союза (ЕС) будет направлена ​​на увеличение производственных мощностей и улучшение способности выявлять кризисы поставок полупроводников и реагировать на них. Прежде всего, Закон ЕС о чипах направлен на укрепление европейского лидерства в области исследований и технологий, которое состоит из возможностей, мощностей и средств контроля, необходимых для достижения долгосрочных экономических и социальных целей.
• Производство полупроводниковой упаковки будет рассмотрено в ближайшей перспективе с открытием заводов во Вьетнаме и Индии. Большая часть производства полупроводниковых пластин останется на Тайване (68% всех полупроводников и 90% передовых микросхем). Это будет по-прежнему подвергать полупроводниковую промышленность региональной уязвимости «единого источника», поскольку расширение производства в Европе, Канаде и США нарастает в течение нескольких лет.

ПРОГНОЗ 2

Устойчивое развитие: стремление к энергоэффективности и сохранению природных ресурсов соответствует политическому императиву энергетической независимости

• Устойчивость и прибыльность будут двумя факторами успеха в бизнесе. Например, использование полупроводников GaN одновременно увеличит доход за счет большей плотности данных в центрах обработки данных и уменьшит воздействие на окружающую среду (например, достижение агрессивных целей ESG). Кроме того, соблюдение показателей устойчивости для продуктов и операций будет столь же необходимым, как и соблюдение требований к производительности и затратам.
• Давление будет возрастать в связи с массовым внедрением технологий крупномасштабного сбора, хранения и использования возобновляемой энергии. В солнечных энергосистемах по требованию потребуются более энергоэффективные силовые инверторы, преобразователи постоянного тока и энергоемкие накопители. Технология GaN будет в центре этого решения.
• В 2023 году и далее спрос на GaN будет расти естественным образом, чтобы обеспечить более устойчивое будущее. Было обнаружено, что эта технология оптимизирует силовые конструкции для уменьшения углеродного следа высокочастотных устройств и систем. GaN имеет уникальные возможности для обеспечения более экологичного и углеродно-нейтрального будущего для электронной промышленности. Силовые полупроводники GaN предназначены для экономии энергии и миниатюризации устройств за счет высокой скорости переключения и низкого сопротивления в открытом состоянии.

ПРОГНОЗ 3

Центры обработки данных — сочетание рентабельности и устойчивого развития на пути к более широкому внедрению технологии GaN

• Поскольку центры обработки данных обновляют оборудование каждые три-пять лет в сочетании с действующими нормативными требованиями к эффективности Eco-design Lot 9 ЕС, у GaN появится значительная возможность заменить кремний как в стоечных блоках питания, так и в отдельных резервных блоках питания в серверах. . Эта модернизация серверов и наращивание серверных стоек с использованием блоков питания GaN будут проводиться благодаря инновационной работе OEM-производителей, таких как Intel и HP. За ними последуют другие компании, занимающиеся поставками питания для серверов и стоек, которые примут GaN и сделают GaN «стандартом» для отрасли.
• Новые стандарты от технологических гигантов ускорят переход к источникам питания с более высокой эффективностью и меньшим форм-фактором. Проект Open Computer (OCP) определяет новый стандартный форм-фактор M-CRPS для блока питания сервера, который уменьшает размер на 30%. Устаревшие транзисторные технологии, а именно кремниевые полевые МОП-транзисторы, с трудом справятся с этим стандартом, в то время как GaN преуспевает в этом. Кроме того, конструкции OCP, многие из которых предназначены для гипермасштабируемых вычислений, предъявляют растущие требования к очень высокой энергоэффективности, характеристика, которую лучше всего обеспечивает GaN.
• Требования к источникам питания увеличат использование GaN: (1) для повышения эффективности за счет его свойств более низких потерь на переключение и проводимость, (2) для увеличения удельной мощности за счет работы на более высоких частотах, чем возможности альтернативных технологий, и (3) ) меньшие по размеру и более эффективные источники питания на основе GaN напрямую снижают счета за электроэнергию в центре обработки данных и косвенно снижают затраты на систему охлаждения.

ПРОГНОЗ 4

Электромобили: давление для ускорения перехода на электромобили усиливается как из-за моральных мотивов изменения климата, так и из-за реалий экономики энергетики

• OEM-производители автомобилей и их поставщики уровня 1 будут продолжать принимать решения о выборе силовых транзисторов с учетом четырех аспектов производительности, надежности, стоимости и емкости. Высокопроизводительные решения GaN, находящиеся на стадии разработки в 2022–2023 годах, станут массовыми в 2025–2026 годах, предоставив более дешевые и более энергоэффективные энергетические решения.
• OEM-производители все чаще переходят на производство с использованием GaN, которое ускорится в 2023 году. Компании, производящие полупроводники GaN, начнут замечать, что их доля в конструкциях электромобилей будет увеличиваться по мере того, как все больше проектов систем на 400 В будет приобретать все большее значение, многоуровневые решения GaN для систем на 800 В проходят валидацию, а кремниевые карбид (SiC) испытывает постоянную нехватку материалов, проблемы с производительностью и стоимостью.

ПРОГНОЗ 5

Бытовая электроника: GaN становится основным продуктом на многих потребительских рынках

• GaN увеличит свою долю в зарядных устройствах от популярных зарядных устройств на 45 Вт и 65 Вт до растущего рынка более мощных зарядных устройств на 100–180 Вт с вариантами как с одним, так и с несколькими портами, предоставляя потребителям возможность сверхбыстрой зарядки и зарядки нескольких устройств.
• Что касается аудио, GaN позволит основным брендам удовлетворить требования потребителей к мобильным устройствам и активируемому голосом образу жизни с более компактными форм-факторами, которые обеспечивают ту же громкость и качество звука, что и гораздо более крупные устройства.
• Проектирование новых аудиосистем класса D ускорится благодаря принятию «строительных блоков» для продуктов GaN, которые позволяют разработчикам аудиосистем на разных рынках смешивать и сочетать конструкции и максимизировать производительность для своих конкретных приложений.
• Рост в новых областях применения, таких как бытовая техника, телевизоры с большим экраном, электровелосипеды и электроинструменты, будет результатом признания компаниями основного положения и ценности GaN в бытовой электронике и проверки ими систем на основе GaN. Инновационные продукты на основе GaN на этих рынках появятся на потребительском рынке в 2023-2024 годах.

«Поскольку глобальные компании продолжают сталкиваться с необходимостью повышения как прибыльности, так и устойчивости, технология GaN приобретает еще более важное значение», — говорит генеральный директор GaN Systems Джим Уитхэм. «Несмотря на серьезные глобальные экономические и геополитические препятствия последних трех лет, GaN в настоящее время признан широко распространенной технологией, стоимость которой к 2027 году оценивается в 2 миллиарда долларов, что обусловлено растущим использованием в бытовой электронике, автомобильных приложениях, центрах обработки данных, а также в промышленных и электрических транспортных средствах. . Таким образом, компании будут продолжать активизировать свои усилия по повышению энергоэффективности, и мы увидим, что прибыльность и устойчивость будут стимулировать рост GaN на 6 млрд долларов».

GaN-системы GaN FET E-режима

www.gansystems.com