分析 丨GaN功率器件格局持續(xù)變化，重點(diǎn)關(guān)注這兩家廠商

機(jī)構(gòu)Yole數(shù)據(jù)顯示，2022年GaN功率器件在總功率半導(dǎo)體（功率芯片、功率分立器件和模塊）市場(chǎng)中的占比僅為0.3%。盡管GaN功率率器件的復(fù)合年增長(zhǎng)率很高（59%），Yole預(yù)計(jì)到2027年，GaN器件將達(dá)到整個(gè)功率半導(dǎo)體市場(chǎng)的2.7%，市場(chǎng)規(guī)模僅為20.36億美元。

圖注：GaN市場(chǎng)預(yù)測(cè)（芯查查制表，數(shù)據(jù)來源：Yole）作為第三代半導(dǎo)體材料，GaN被看好是因?yàn)槠渚哂斜裙韪训?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/2364/" target="_blank">電氣特性，另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是成本在逐步降低，市場(chǎng)趨勢(shì)表明，GaN器件將在成本上與MOSFET相媲美。新能源、數(shù)據(jù)中心是GaN主要市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力GaN目前與消費(fèi)電子、5G基站、新能源領(lǐng)域有比較深度的融合。

在消費(fèi)電子領(lǐng)域，GaN快充電源市場(chǎng)接受度高，相比硅基功率器件的充電器更小更輕；GaN在消費(fèi)電子領(lǐng)域正在改變的另一個(gè)產(chǎn)品是MicroLED，GaN具有較好的光學(xué)和電氣性能，可實(shí)現(xiàn)高亮度水平和寬色域。

5G基站也是GaN的應(yīng)用領(lǐng)域，主要產(chǎn)品為GaN功率放大器和微波射頻器件。GaN材料在耐高溫、耐高壓及承受大電流方面具備優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)通信芯片相比，具備更優(yōu)秀的功率效率、功率密度和寬頻信號(hào)處理能力。一個(gè)5G基站往往使用多個(gè)GaN，同時(shí)5G基站的投資建設(shè)仍在持續(xù)，工信部的數(shù)據(jù)顯示，2022年我國(guó)新建5G基站88.7萬個(gè)，2023年將新建5G基站60萬個(gè)。

圖注：成熟的GaN產(chǎn)品以射頻器件、電源產(chǎn)品居多（圖片來源：芯查查）

新能源和數(shù)據(jù)中心是GaN市場(chǎng)增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力。新能源領(lǐng)域，汽車電動(dòng)化推動(dòng)GaN功率器件商業(yè)化，這些產(chǎn)品提供更高的擊穿電壓、更高的電子移動(dòng)性，并且需要更少的熱管理，傳統(tǒng)的汽車功率器件采用的是硅基功率MOSFET或絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。此外，GaN太陽能電池被認(rèn)為是未來光伏領(lǐng)域的重要技術(shù)之一。在風(fēng)電領(lǐng)域，GaN可以用于制造功率變流器和逆變器。

數(shù)據(jù)中心需要大量電力供應(yīng)和高效能源管理，GaN功率器件可以提供更高效的電力轉(zhuǎn)換和更小尺寸的設(shè)備，降低能源消耗、減少空間占用，此外，GaN用于數(shù)據(jù)中心的高速通信模塊，提供更快速、穩(wěn)定和可靠的數(shù)據(jù)傳輸。GaN功率器件產(chǎn)業(yè)鏈格局：英飛凌投入加大，英諾賽科異軍突起GaN功率器件的主要廠商包括Power Integrations（PI）、納微（Navitas）、英諾賽科（Innoscience）、宜普電源轉(zhuǎn)換公司（EPC）、Transphorm、英飛凌（Infineon）等。

圖注：GaN功率器件廠商市場(chǎng)份額（芯查查制表，數(shù)據(jù)來源：TrendForce、Khaveen Investments）

對(duì)比GaN器件的最大額定電壓，PI、Navitas和TI的GaN的工作電壓能達(dá)到900V電壓，緊隨其后的是納微和英諾賽科的650V解決方案，以及英飛凌的600V解決方案，EPC則為350V。

在產(chǎn)能擴(kuò)充方面，英飛凌近兩年的投入顯著。2022年，英飛凌宣布對(duì)前端晶圓廠產(chǎn)能進(jìn)行20億歐元的擴(kuò)建，預(yù)計(jì)當(dāng)該設(shè)施全面投入運(yùn)營(yíng)時(shí)，SiC和GaN產(chǎn)品的年收入將增加20億歐元。2022年P(guān)I支出僅為3920萬美元，遠(yuǎn)小于英飛凌投資。進(jìn)入2023年，英飛凌又收購(gòu)了GaN systems。此外，2020年-2021年英諾賽科的市場(chǎng)份額變化較大，從6%增加到20%，而被擠兌的EPC市場(chǎng)份額則出現(xiàn)下降。

圖注：GaN產(chǎn)業(yè)近期收購(gòu)、擴(kuò)產(chǎn)事件（芯查查制表，不完全統(tǒng)計(jì)）GaN器件的主要國(guó)內(nèi)廠商在國(guó)內(nèi)GaN器件制造方面，IDM模式的代表廠商有英諾賽科、三安光電、華潤(rùn)微、安世半導(dǎo)體、蘇州能訊、江蘇能華、大連芯冠科技等公司。GaN產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商還包括天岳先進(jìn)、聚燦光電、士蘭微、富滿微、金溢科技、利亞德、北方華創(chuàng)、揚(yáng)杰科技、賽微電子、華燦光電、新潔能等。1、英諾賽科

英諾賽科研發(fā)制造硅基GaN外延及器件，采用IDM模式，建立了高產(chǎn)能的8英寸GaN-on-Si晶圓量產(chǎn)線。官方數(shù)據(jù)顯示，截至2023年8月，英諾賽科GaN芯片出貨量成功突破3億顆。英諾賽科產(chǎn)品在消費(fèi)類（快充、手機(jī)、LED）、汽車激光雷達(dá)、數(shù)據(jù)中心、新能源與儲(chǔ)能領(lǐng)域的多個(gè)應(yīng)用中大批量交付。

近期，英諾賽科針對(duì)汽車電子中的48V輕混系統(tǒng)應(yīng)用，英諾賽科推出了2.4kW雙向buck/boost參考設(shè)計(jì)，其中使用了INN100W032A芯片，耐壓100V，導(dǎo)阻3.2mΩ的增強(qiáng)型InnoGaN器件，采用WLCSP 3.5mmx2.13mm封裝，與Si器件相比，INN100W032A具備更低的導(dǎo)通電阻、極低的柵極電荷以及無反向恢復(fù)損耗等特性，體積十分小巧。與目前主流的Si MOSFET相比，INN100W032A的硬開關(guān)品質(zhì)因數(shù)僅為其16%，軟開關(guān)品質(zhì)因數(shù)也僅為其39%，可大大降低在Buck/Boost應(yīng)用中開關(guān)器件的損耗，提升效率。

來源：英諾賽科

2、三安光電

三安光電硅基GaN產(chǎn)品主要應(yīng)用于快充適配器、服務(wù)器電源等，并擁有硅基GaN代工平臺(tái)。其650V芯片代工平臺(tái)已在消費(fèi)電子領(lǐng)域廣泛導(dǎo)入，與客戶合作開發(fā)擴(kuò)展至高可靠度的大功率工業(yè)電機(jī)、服務(wù)器以及汽車車載充電器等。高壓900V器件已完成開發(fā)，并已導(dǎo)入到客戶產(chǎn)品設(shè)計(jì)及系統(tǒng)驗(yàn)證。

（圖片來源：三安光電2023半年報(bào)）

財(cái)報(bào)顯示，泉州三安半導(dǎo)體研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目（一期）項(xiàng)目主要從事GaN、砷化鎵和特種封裝業(yè)務(wù)，計(jì)劃總投資金額約138億元（含土地使用權(quán)），項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后，新增產(chǎn)能約892萬片/年（折合倒裝、垂直的產(chǎn)品產(chǎn)能446萬片/年）和特種封裝8.72KKK/年的生產(chǎn)能力?，F(xiàn)有成熟產(chǎn)能方面，湖南三安半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目主要從事碳化硅、硅基GaN等第三代化合物半導(dǎo)體的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，包括長(zhǎng)晶—襯底制作—外延生長(zhǎng)—芯片制備—封裝產(chǎn)業(yè)鏈，總占地面積約1,000畝，總建筑面積超50萬平米，投資總額160億元（含土地使用權(quán)和流動(dòng)資金），項(xiàng)目達(dá)產(chǎn)后，配套產(chǎn)能約36萬片/年的生產(chǎn)能力。

3、華潤(rùn)微

華潤(rùn)微的碳化硅和GaN均規(guī)模上量，機(jī)構(gòu)調(diào)研顯示，華潤(rùn)微2023年上半年碳化硅和GaN產(chǎn)品銷售收入同比增長(zhǎng)約3.6倍，預(yù)計(jì)下半年的增速會(huì)繼續(xù)提高。下游應(yīng)用方面，華潤(rùn)微GaN產(chǎn)品主要應(yīng)用以PC電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、照明電源、手機(jī)快充為主，在通訊、工控、照明和快充等領(lǐng)域與行業(yè)頭部客戶緊密合作，產(chǎn)品進(jìn)入批量供應(yīng)階段。小 結(jié)GaN功率器件市場(chǎng)具有巨大的潛力和優(yōu)勢(shì)，但也面臨一些挑戰(zhàn)和限制。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的降低，GaN功率器件有望在更多廣泛領(lǐng)域應(yīng)用，推動(dòng)能源轉(zhuǎn)換和電力管理的發(fā)展。

審核編輯 黃宇