分析 丨GaN功率器件格局持續(xù)變化，重點關注這兩家廠商

機構Yole數(shù)據(jù)顯示，2022年GaN功率器件在總功率半導體（功率芯片、功率分立器件和模塊）市場中的占比僅為0.3%。盡管GaN功率率器件的復合年增長率很高（59%），Yole預計到2027年，GaN器件將達到整個功率半導體市場的2.7%，市場規(guī)模僅為20.36億美元。

圖注：GaN市場預測（芯查查制表，數(shù)據(jù)來源：Yole）作為第三代半導體材料，GaN被看好是因為其具有比硅更佳的電氣特性，另一個關鍵點是成本在逐步降低，市場趨勢表明，GaN器件將在成本上與MOSFET相媲美。新能源、數(shù)據(jù)中心是GaN主要市場驅動力GaN目前與消費電子、5G基站、新能源領域有比較深度的融合。

在消費電子領域，GaN快充電源市場接受度高，相比硅基功率器件的充電器更小更輕；GaN在消費電子領域正在改變的另一個產品是MicroLED，GaN具有較好的光學和電氣性能，可實現(xiàn)高亮度水平和寬色域。

5G基站也是GaN的應用領域，主要產品為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，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處理能力。一個5G基站往往使用多個GaN，同時5G基站的投資建設仍在持續(xù)，工信部的數(shù)據(jù)顯示，2022年我國新建5G基站88.7萬個，2023年將新建5G基站60萬個。

圖注：成熟的GaN產品以射頻器件、電源產品居多（圖片來源：芯查查）

新能源和數(shù)據(jù)中心是GaN市場增長的驅動力。新能源領域，汽車電動化推動GaN功率器件商業(yè)化，這些產品提供更高的擊穿電壓、更高的電子移動性，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太陽能電池被認為是未來光伏領域的重要技術之一。在風電領域，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和高效能源管理，GaN功率器件可以提供更高效的電力轉換和更小尺寸的設備，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）、宜普電源轉換公司（EPC）、Transphorm、英飛凌（Infineon）等。

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

對比GaN器件的最大額定電壓，PI、Navitas和TI的GaN的工作電壓能達到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。

在產能擴充方面，英飛凌近兩年的投入顯著。2022年，英飛凌宣布對前端晶圓廠產能進行20億歐元的擴建，預計當該設施全面投入運營時，SiC和GaN產品的年收入將增加20億歐元。2022年PI支出僅為3920萬美元，遠小于英飛凌投資。進入2023年，英飛凌又收購了GaN systems。此外，2020年-2021年英諾賽科的市場份額變化較大，從6%增加到20%，而被擠兌的EPC市場份額則出現(xiàn)下降。

圖注：GaN產業(yè)近期收購、擴產事件（芯查查制表，不完全統(tǒng)計）GaN器件的主要國內廠商在國內GaN器件制造方面，IDM模式的代表廠商有英諾賽科、三安光電、華潤微、安世半導體、蘇州能訊、江蘇能華、大連芯冠科技等公司。GaN產業(yè)鏈上下游廠商還包括天岳先進、聚燦光電、士蘭微、富滿微、金溢科技、利亞德、北方華創(chuàng)、揚杰科技、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，建立了高產能的8英寸GaN-on-Si晶圓量產線。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。英諾賽科產品在消費類（快充、手機、LED）、汽車激光雷達、數(shù)據(jù)中心、新能源與儲能領域的多個應用中大批量交付。

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

來源：英諾賽科

2、三安光電

三安光電硅基GaN產品主要應用于快充適配器、服務器電源等，并擁有硅基GaN代工平臺。其650V芯片代工平臺已在消費電子領域廣泛導入，與客戶合作開發(fā)擴展至高可靠度的大功率工業(yè)電機、服務器以及汽車車載充電器等。高壓900V器件已完成開發(fā)，并已導入到客戶產品設計及系統(tǒng)驗證。

（圖片來源：三安光電2023半年報）

財報顯示，泉州三安半導體研發(fā)與產業(yè)化項目（一期）項目主要從事GaN、砷化鎵和特種封裝業(yè)務，計劃總投資金額約138億元（含土地使用權），項目達產后，新增產能約892萬片/年（折合倒裝、垂直的產品產能446萬片/年）和特種封裝8.72KKK/年的生產能力?，F(xiàn)有成熟產能方面，湖南三安半導體產業(yè)化項目主要從事碳化硅、硅基GaN等第三代化合物半導體的研發(fā)及產業(yè)化，包括長晶—襯底制作—外延生長—芯片制備—封裝產業(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（含土地使用權和流動資金），項目達產后，配套產能約36萬片/年的生產能力。

3、華潤微

華潤微的碳化硅和GaN均規(guī)模上量，機構調研顯示，華潤微2023年上半年碳化硅和GaN產品銷售收入同比增長約3.6倍，預計下半年的增速會繼續(xù)提高。下游應用方面，華潤微GaN產品主要應用以PC電源、電機驅動、照明電源、手機快充為主，在通訊、工控、照明和快充等領域與行業(yè)頭部客戶緊密合作，產品進入批量供應階段。小 結GaN功率器件市場具有巨大的潛力和優(yōu)勢，但也面臨一些挑戰(zhàn)和限制。隨著技術的不斷進步和成本的降低，GaN功率器件有望在更多廣泛領域應用，推動能源轉換和電力管理的發(fā)展。

審核編輯 黃宇