Haberler: Mikroelektronik
11 Aralık 2023
Galyum nitrür (GaN) güç cihazları, yanal GaN cihazlarından başlayarak çeşitli güç uygulamalarında başarıyla benimsenmiştir. Yeni GaN elektroniği IP raporunun yayınlanmasının ardından, teknoloji zekası ve IP stratejisi danışmanlık şirketi KnowMade, güç GaN patent ortamında dikey GaN cihaz teknolojisinin durumunu tartışıyor. Yanal cihazların arıza voltajı ve akım kapasitesi sınırlamalarının üstesinden gelme potansiyeli ile bazı termal sorunları hafifletirken dikey GaN, yeni nesil güç cihazları için umut verici bir teknoloji olarak görülüyor.
Çin, dikey GaN yaratıcı aktivitesinde liderliği Japonya'dan devraldı
Patentleme faaliyetlerine göre (Şekil 1), dikey GaN güç cihazlarının fikri mülkiyet (IP) gelişimi, Japon şirketlerinin (Sumitomo Electric, ROHM, Toyota Motor) öncülüğünde 2000'li yılların ortalarında başladı. Ancak yıl başına icat sayısı 2012 yılına kadar nispeten düşük kaldı. 2013 yılında, Sumitomo Electric, Toyoda Gosei, Seul Semiconductor ve Avogy'nin (güç GaN patentleri 2017'de NexGen Power Systems'e devredildi) öncülüğünde yaratıcı faaliyet keskin bir şekilde arttı. 2015 yılından bu yana, dikey GaN güç cihazlarına yönelik IP faaliyetleri, Fuji Electric, Denso, Panasonic ve Bosch gibi yeni lider yenilikçilerle birlikte bir düzlüğe ulaştı. Özellikle, Xidian Üniversitesi ve UESTC araştırma kuruluşları tarafından yönetilen Çinli oyuncular, 2020'den bu yana her yıl Japon oyunculardan daha iyi performans göstererek yaratıcı faaliyetlerde liderliği ele geçirmiş görünüyor.
Şekil 1: 2001'den bu yana dikey GaN güç cihazlarıyla ilgili patent yayınlarının zaman içindeki gelişimi.
Dikey GaN'de IP'ye yeni gelenlerin çoğu Çin'den geliyor
2019'dan bu yana patent alanına giren başlıca fikri mülkiyet yeni gelenleri, Shandong Üniversitesi ve Xi'an Jiaotong Üniversitesi gibi Çin araştırma kuruluşları ve Çinli şirketlerdir. Bunlardan biri, 2018 yılında kurulan, GaN epiwafer'ların geliştirilmesine ve üretimine odaklanan ve GaN çip tasarımı, üretimi, paketleme ve test hizmetleri sunan start-up GLC Semiconductor'dır. Firma, 2020 yılında, başkanı Yeh Shun-Min'in mucit olduğu dikey GaN FET yapılarıyla ilgili çeşitli icatları açıkladı. İlginç bir şekilde, buluşlarının yalnızca Çin'de korunmasını isteyen çoğu Çinli oyuncunun aksine, GLC ABD'de başarıyla birkaç patent başvurusunda bulundu (US11411099, US10854734) ve Tayvan, Çin'e ek olarak.
Çin dışında, yarı dikey ve dikey GaN güç cihazları geliştirmeyi amaçlayan Ghent Üniversitesi ile yapılan işbirliğinin ardından 2020 yılında imec gibi bazı önemli oyuncular bu IP alanına girdiler (US20220406926, EP3627559). Eş zamanlı olarak imec, dikey GaN güç diyotlarını ve transistörlerini birlikte entegre etmek için bir yaklaşım geliştirdi (US11380789). İlginç bir şekilde, CEA da dahil olmak üzere diğer büyük Avrupa araştırma kuruluşları 2019'dan bu yana bu alandaki fikri mülkiyet faaliyetlerine yeniden başladılar. Fransız araştırma kuruluşu, yeni dikey GaN güç cihazlarının geliştirilmesi için CNRS ile işbirliği yapıyor (US20230136949) ve 2022'de dikey GaN FET'leri açıklayan iki ek buluş yayınladı (US20220310790) ve diyotlar (US20220037538). ABD'de, Cornell Üniversitesi araştırmacıları Rick Brown ve James Shealy tarafından 2019 yılında kurulan bir girişim olan Odyssey Semiconductor, dikey GaN FET'i tanımlayan ilk patent ailesiyle (buluş) 2022'de dikey güç GaN cihazı patent ortamına girdi (US11652165, US11251295).
NexGen ve Bosch'un meydan okuduğu köklü Japon IP oynatıcıları
Avogy'nin 2017'deki iflasının ardından CEO'su Dinesh Ramanathan, Avogy'nin güç GaN patentlerini satın alan bir başlangıç şirketi olan NexGen Power Systems'ı kurdu. NexGen 2021 yılında bu alanda kendi patentleme faaliyetine başlamıştır. O zamandan bu yana, dikey GaN FinFET'lerle ilgili çeşitli patent başvuruları da dahil olmak üzere 10'dan fazla buluş yayınladı (örn. US20230260996 ve US20230246027). Bu tür dikey cihazlar, 2012'teki ilk patent yayınında da belirtildiği gibi, 2014'den beri Bosch tarafından geliştirilmektedir (US9525056). Ancak Bosch, 2019 yılına kadar bu alanda aktif değildi ve 2021 yılında şirket, patent başvuruları da dahil olmak üzere 15'ten fazla yeni patent ailesi (buluş) ile dikey güç GaN teknolojisine yönelik IP stratejisini hızlandırdı. US20220310836 ve US20220285542.
Şekil 2: 2000'den bu yana dikey GaN güç cihazlarıyla ilgili yaratıcı faaliyeti yürüten ana oyuncular.
Şu ana kadar Japonya'nın başlıca yenilikçilerine Çinli şirketler değil, Çinli araştırma kuruluşları, özellikle de Xidian Üniversitesi ve UESTC meydan okudu (Şekil 2). Bu Çin üniversiteleri, buluşlarını korumak için Çin'e odaklanıyor ve yerli dikey GaN teknolojisinin gelişimini desteklemek için patent portföylerinden nasıl yararlanacaklarını zaman gösterecek. Örnek olarak, hızla gelişen enerji SiC endüstrisinde, ortaklıklar ve patent transferleri yoluyla yeni yerli oyuncuların ortaya çıkmasına neden olan bu tür organizasyonları gördük. KnowMade, GaN elektroniği için yeni oyuncuların girişini tespit etmek amacıyla çeşitli izleme araçları uyguladı. patent manzarası ve de bilimsel manzara.
Her ne kadar Japon oyuncular, buluşlar açısından dikey GaN güç cihazları için en büyük patent portföylerine sahip olsalar da (Şekil 2), bunların IP rekabeti üzerindeki etkileri oldukça zıttır (Şekil 3). Örneğin, bu alanda ana yenilikçi olan Sumitomo Electric, artık dikey GaN güç cihazları için rekabet etmiyor gibi görünüyor: şirket, dikey GaN buluşlarını koruyan patentlerinin %70'inden vazgeçti. Toyota Grubu içinde Toyoda Gosei, Toyota Motor ve Denso gibi birçok şirket aktif olarak dikey GaN patentleri için başvuruda bulunuyor. Sonuç olarak Toyota grubu bu alanda tartışmasız fikri mülkiyet lideri olarak öne çıkıyor. Ancak bu şirketler yıllar içinde dikey GaN güç cihazı IP ortamında oldukça farklı yollar izlediler (Şekil 3).
Şekil 3: Dikey GaN güç cihazları için küresel IP rekabeti.
2000'li yıllarda patent başvurusu yapmaya başlayan Toyota Motor, Sumitomo Electric ve Fuji Electric ile birlikte bu manzaranın ana tarihsel oyuncularından biridir. Ancak Toyota, bu alanda yeni bir oyuncu olan Denso ile güç GaN teknolojisinin gelişimini hızlandırmak için 2018 yılında 20'den fazla ortak patent başvurusuna yol açan bir ortaklık başlatana kadar IP liderliği sınırlı kaldı. O zamandan bu yana, çeşitli dikey GaN patent ortak başvurularının mülkiyeti Denso'ya devredildi ve bu da Denso'nun bu işbirliğinde liderliği üstlendiğini doğruladı. Buna karşılık, Toyoda Gosei, dikey GaN MISFET'in gelişimini açıklayan dikey GaN patent başvurularını Toyota Motor'dan çok daha sonra, 2014 yılında aktif olarak yayınlamaya başladı. Toyoda Gosei, dikey GaN güç cihazları için en yüksek sayıda verilen patente sahip olarak kendisini bu alandaki en köklü IP oynatıcısı olarak konumlandırdıktan sonra 2021 yılında IP faaliyetlerini durdurdu. Son zamanlarda Toyoda Gosei açıkladı Güç cihazlarını hedef alan 6 inç çaplı GaN alt tabakaları geliştirmek için Osaka Üniversitesi ile başarılı bir işbirliği.
Toyota Grubu'nun liderliğini takip eden Fuji Electric ve NexGen, dikey GaN güç cihazları alanında ana IP liderleri olarak ortaya çıktı ve Bosch, IP'ye rakip olan ana isim oldu. Şekil 3'te gösterildiği gibi, IP faaliyeti şu ana kadar Çin ile sınırlı olmasına rağmen, Xidian Üniversitesi diğer önde gelen IP oyuncularıyla aradaki farkı kapatıyor.
Dikey GaN teknolojisinin ana IP savaş alanı ABD'de bulunuyor
ABD, Japonya'nın önünde, dikey GaN güç cihazları için en fazla sayıda patent verilen ülkedir. Aslında, bu alandaki köklü fikri mülkiyet oyuncularının çoğu, fikri mülkiyet stratejilerini merkez ülkelerinin yanı sıra ABD topraklarına da odaklayan Japon oyunculardır (Şekil 4). Ancak mevcut IP trendine göre Çin, yakında dikey GaN patentleri açısından en kalabalık alan haline gelebilir.
Şekil 4: Dünya çapında rekabet eden ana oyuncuların fikri mülkiyet stratejileri.
2023 yılı itibarıyla Japon oyuncular fikri mülkiyet liderliğini diğer ülkelere (Çin, Güney Kore, Tayvan, Almanya) yaymayı hedeflemiyor. Japon oyuncular dışında ana fikri mülkiyet oyuncuları, buluşlarını Japonya'da korumakla ilgilenmiyor. Bunun yerine NexGen, Çin'deki fikri mülkiyet konumunu güçlendirmeyi hedefliyor. Şaşırtıcı olmayan bir şekilde, çoğu Çinli oyuncu fikri mülkiyet faaliyetlerini kendi ulusal bölgelerine odaklıyor ve diğer ülkelerde önemli bir fikri mülkiyet faaliyeti göstermemiş durumda. Benzer şekilde Bosch, şu ana kadar fikri mülkiyet faaliyetlerini neredeyse Avrupa ile sınırladı ve yalnızca üç ABD patenti ve iki Çin patenti başvurusunda bulundu. Yine de son zamanlarda Bosch tarafından çok sayıda PCT (Patent İşbirliği Anlaşması) başvurusu yapıldı ve bu, bu ülkelerde daha fazla patent başvurusu yapılmasına yol açabilir. Dikey GaN teknolojisinin olgunluğu arttıkça ve yeni uygulamalar buldukça, IP oyuncularının, patentleme faaliyetlerinin coğrafi kapsamını genişletmek, yani ana güç elektroniği pazarlarındaki önemli buluşlarını korumak amacıyla dikey cihazlarla güç GaN pazarına girmelerini bekliyoruz. .
20 yıllık inovasyonun ardından dikey GaN teknolojisi için IP rekabeti yeni başladı
1000'li yıllardan bu yana dikey GaN teknolojisinin gelişimini kapsayan 2000'den fazla patent ailesi (buluş) dosyalanmış olmasına rağmen, IP rekabeti şu ana kadar oldukça ılımlı olmuştur. Bu durum dikey GaN cihaz teknolojisine yapılan nispeten sınırlı bir yatırımı yansıtmaktadır. Karşılaştırma amacıyla, güç uygulamalarında dikey GaN ile doğrudan rekabet halinde olabilecek bir teknoloji olan güç SiC cihazları için şu ana kadar 6000'den fazla icat açıklanmıştır. Ancak her iki teknoloji de malzeme ve cihaz işleme açısından benzer teknik sorunları paylaşıyor ve bu da onların yüksek güç ve yüksek sıcaklık uygulamalarında gereken olgunluğa ulaşmasını özellikle zorlaştırıyor.
Ancak, aralarında yerleşik otomotiv şirketlerinin de bulunduğu pek çok oyuncu hâlâ dikey GaN teknolojisine yatırım yapıyor. Gerçekten de, birçok köklü IP oynatıcısı (Fuji Electric, NexGen, Toyota Motor) ve nispeten yeni IP oynatıcıları (Denso, Bosch) patent başvurularını hızlandırıyor. Buna göre, dikey GaN patent ortamının önümüzdeki on yılda giderek daha rekabetçi hale gelmesi bekleniyor. Daha da önemlisi, bu teknoloji kendini kanıtladığından, sahadaki birçok köklü IP oyuncusu, dikey GaN güç cihazlarının (ROHM, Seul Semiconductor, Sumitomo Electric) sanayileşmesine ve ticarileştirilmesine hazırlanmak için IP faaliyetlerine devam edebilir.
RF GaN patentlemesinde son 2 yılda dönüm noktası
Power GaN cihazı IP dinamikleri, pazarın gelecekteki yükselişinin habercisi
- SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
- PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
- PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
- PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
- PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
- Kaynak: https://www.semiconductor-today.com/news_items/2023/dec/knowmade-111223.shtml
