小米OPPO快充设备背后的这家公司,想用氮化镓芯片变革半导体行业

2021年06月10日 09:45
要搭上技术变革的时代浪潮成为新的明星半导体公司,降低氮化镓器件的成本、完善氮化镓的行业生态、拓展新的应用场景都会是纳微所必须要解决的难题。

图片来源:图虫

记者 | 于浩

从小米推出的65W充电器到OPPO的“饼干”充电器,手机厂商们都力求在充电设备上实现品牌的差异化定位。充电器的充电效率、体积都成为对比过程中的重要参数。

而进一步考察上述两款充电器,就会发现其背后都有一家名为纳微半导体Navitas(以下简称纳微)的公司。

这是一家成立于2014年,总部设在爱尔兰,在中国深圳、杭州和上海都拥有研发中心的芯片公司。与其他以硅为原料设计的芯片公司不同,纳微半导体所关注的领域为氮化镓作原料的第三代半导体。氮化镓芯片的技术特性使其可在体积与重量减半的情况下,实现3倍于旧式硅芯片的充电功率。

手机充电器仅为氮化镓芯片的应用场景之一。据公开信息显示,目前纳微半导体的产品在个人电脑、数据中心等领域均有商业应用,并正在向太阳能、电动汽车等领域拓展。

5月中旬,纳微曾宣布将与Live Oak Acquisition Corp. II合并,预计2021年第三季度末完成交割,届时纳微将通过SPAC方式在美国的全国性证券交易所上市。公开信息显示,合并后的实体预估值为14亿美元。

公告中,纳微表示此次上市预计将筹集约4亿美元的资金,主要用于加速产品开发以及在功率半导体领域内进行市场扩张,包括移动、消费、企业、可再生能源和电动汽车/电动交通等领域。

氮化镓芯片或将变革行业

回顾半导体行业的发展历史,新技术与新应用场景的变革总是会深刻影响着行业格局。

硅由双极型转变为MOSFET时(bipolar to MOSFET),催生出了很多新的电源设计公司,PC小型机与移动设备等新应用场景也促使英特尔、高通、英伟达等芯片公司得以飞速发展。

2017年,当时仍就职于安森美半导体的查莹杰接触到了纳微半导体的初创团队。在长达六个月的接触之后,查莹杰意识到氮化镓技术具备着为电力电子行业带来变革的可能性。当年12月,他选择离开就职12年之久的老东家加入纳微,负责其中国区业务。

要推动新技术由概念转变为生意并非易事。2014年,纳微半导体就曾推出世界首款氮化镓功率IC的原型demo,而实际上及至2018年,相关产品才实现了量产化。

谈及氮化镓芯片的发展历程,纳微半导体副总裁、中国区总经理查莹杰告诉界面新闻,2017年之前氮化镓芯片的应用场景集中在汽车、服务器电源等大功率场景。由于高可靠性的要求,这些场景中的新产品往往需要很长的开发和验证周期,因此氮化镓并未得到大批量的应用。

“纳微2018年锁定了以消费市场为突破口的市场战略。”据查莹杰透露,Anker、Aukey、倍思、泽宝等亚马逊电商,以及小米、OPPO、联想、LG、戴尔等手机电脑厂商都相继与纳微达成合作,并发布了多款基于纳微GaNFast IC的小型化充电器。

纳微与OPPO联合推出50W饼干氮化镓快充充电器

除应用场景之外,与硅器件相比,氮化镓器件的高成本同样是亟待解决的问题。界面新闻了解到,氮化镓器件的成本主要来自芯片外延的开发与生产、代工(fab process)以及封装三个环节。

为解决这一问题,纳微选择从封装与代工环节入手。目前,为了进一步实现氮化镓的高频特性,纳微使用了专有开发的PDK套件高频封装。在代工方面,由于采用fabless模式,纳微已与台积电等代工厂合作进行晶圆代工。查莹杰表示,未来将与合作伙伴一起进一步提升工艺良率、减小die(裸晶或裸片,是芯片的组成部分。由晶圆切割得来,封装后成为芯片)的面积,降低成本。

值得一提的是,由于纳微产品所使用的代工工艺为6寸工艺,因此受此次缺芯危机的影响较小。据了解,纳微的交货时间可维持在12周左右。

未来将探索高能耗领域

由于中国市场对于消费电子类产品需求旺盛,自2017年6月起,纳微便开始布局中国市场。目前纳微中国的研发人员数量已与海外团队持平,市场支持人员甚至已超过海外团队。

这被查莹杰视作纳微中国充分本土化的证明。与外商相比,本土团队往往被认为在客户服务方面有一定优势。而在查莹杰看来,选择赴美上市的纳微半导体并不存在这一问题。

“纳微中国的技术团队规模已接近并很快超过海外团队”,他强调,“在具备技术背景的同时,我们也具备本土化的野心与作战能力。”据他透露,目前,大中华区市场占到纳微总营收的近90%。未来随着对国际市场的拓展,这一比例可能会降至六至七成。

除消费电子之外,纳微也在针对新能源汽车、数据中心、5G基站建设、太阳能逆变等高能耗领域进行拓展。在查莹杰提供的计划时间表中,至2022年,纳微产品将会进入数据中心与服务器领域;2023年将进入太阳能逆变领域;2024年将进入新能源汽车领域并开始量产。

由于氮化镓应用生态仍处发展阶段,客户使用氮化镓器件进行产品设计的难度也相对较高,为解决这一问题,纳微在提供器件之余,也会有团队负责跟进客户后续的产品规格定制、设计、量产等环节,以确保客户使用体验。

这也从侧面反映出,氮化镓相关的行业生态尚未完善。查莹杰告诉界面新闻,与氮化镓配套的高频控制器、高频磁芯等设备仍存在缺位的情况。以磁器件为例,目前纳微的氮化镓器件已经能够达到10M以上的开关频率,但目前与之配套的磁器件频率最高值仅为400k至500k。

但另一方面,碳中和话题在国际社会上的不断升温对于纳微而言或许会是政策上的利好。与硅芯片相比,氮化镓芯片的二氧化碳排放量相对较少。据纳微统计,到2050年,如果50%以上的硅器件能够转成氮化镓器件,那么整个全球碳排放量可减少10%。

上市之后,产品开发与应用市场拓展会成为纳微的重点方向。而要搭上技术变革的时代浪潮成为新的明星半导体公司,降低氮化镓器件的成本、完善氮化镓的行业生态、拓展新的应用场景都会是纳微所必须要解决的难题。但这些绝非一蹴而就的事,氮化镓芯片的普及,或者说纳微的成长还需要时间。

来源:界面新闻

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