Yole 拆解专题- Low Voltage GaN拆解报告

一、报告概述

1. 报告目标
   • 对比2024年低压GaN功率晶体管（40V-150V）的技术、工艺和成本。
   • 新增6款器件分析：Innoscience（2款）、EPC（2款）、GaN Systems（1款）、Central Semiconductor（1款）。
2. 市场预测（P12）
   • GaN功率市场2029年将达$20亿，CAGR 41%（2023-2029）。
   • 低压（<200V）应用：高端LiDAR、电机驱动、DC-DC转换（电动汽车/数据中心/航空航天）。

二、关键技术与设计

1. 器件结构
   
   
   • GaN HEMT（高电子迁移率晶体管）采用异质结通道，减少杂质散射。
2. 设计技术（P18-19）
   • 增强模式（E-mode）：主流设计，通过P-GaN栅极、GIT（栅极注入晶体管）等实现（如Innoscience/EPC/GaN Systems）。
   • 级联模式（D-mode）：兼容标准驱动，适用于中低频应用（如Transphorm）。

三、物理分析关键发现

1. 器件参数对比（P35, P83）
   • Innoscience INN150LA070A（150V/28A）：栅长0.73μm，电流密度8.81 A/mm²（P38）。
   • EPC EPC2619（100V/29A）：栅长0.36μm，电流密度7.73 A/mm²（P57）。
   • 新增6款器件物理参数（尺寸、Rdson、Qg、电流密度等）

2. 结构共性（P90-92）
   • 外延层：AlN缓冲层 + GaN/AlGaN沟道 + P-GaN栅极。
   • 均采用场板（Field Plate）优化电场分布（Innoscience用2-3层，EPC/GaN Systems用1层）。

四、成本与供应链

1. 供应链模式（P98）
   • IDM：Innoscience（设计/外延/前段/封装全自主）。
   • Fabless：EPC（Episil代工）、GaN Systems（TSMC代工）、Central Semiconductor（Innoscience代工，P73）。
2. 成本驱动因素（P97, P118）
   • 200mm晶圆成本高于150mm（设备折旧高），但每安培成本更低（Innoscience $0.007/A vs EPC $0.004/A）。
   • 封装成本占比：WLP封装成本低（如EPC2619封装成本$0），LGA/QFN较高（如GaN Systems $0.112）。

五、核心结论

1. 技术趋势：
   • 150mm仍是主流晶圆尺寸，200mm在成本效益上暂未全面领先（新设备折旧高）。
2. 竞争格局：
   • EPC凭借成熟150mm代工成本最低，Innoscience通过IDM控制全链条，GaN Systems依赖TSMC代工（高毛利影响成本）。