车规级功率器件需求扩增，氮化镓要“吃进”部分碳化硅市场？

根据韩国媒体 BusinessKorea 报导，三星电子即将进军氮化镓 （GaN）市场，目的是为了满足汽车领域对功率半导体的需求。

报导引用知情人士的说法指出，三星电子近期在韩国、美国举办的“2023三星晶圆代工论坛”活动宣布，将在2025年起，为消费级、资料中心和汽车应用提供8寸氮化镓晶圆代工服务。

据悉，氮化镓因具备宽禁带、高频率、低损耗、抗辐射强等优势，可以满足各种应用场景对高效率、低能耗、高性价比的要求。当前，氮化镓的应用已经不再局限于快充等消费电子市场，而是向数据中心、可再生能源甚至新能源汽车市场持续推进。

据TrendForce集邦咨询《2023 GaN功率半导体市场分析报告 – Part1》显示，到2026年，全球GaN功率元件市场规模将从2022年的1.8亿美金成长到13.3亿美金，复合增长率高达65%。

面对强大的市场需求，众多半导体厂商开始扩充生产线，布局氮化镓市场。

国际厂商方面：

英飞凌已经宣布8.3亿美元收购GaN Systems，并斥资20亿欧元对碳化硅和氮化镓进行扩产；DB Hi-Tech的目标是在2024年完成氮化镓产品的开发，2025年开始商业化生产；BelGaN通过收购Onsemi位于比利时的6英寸晶圆厂，计划将其改造成氮化镓代工厂…

国内企业方面：

三安光电、华润微、英诺赛科、赛微电子、珠海镓未来等厂商也在马不停蹄地加速布局氮化镓并推进产品落地和商用。

图片来源：拍信网正版图库

低调却“吸金”

虽然没有碳化硅那么火爆，但氮化镓的吸金程度也毫不逊色。据笔者不完全统计，除了国外的ST、英飞凌和PI等企业一马当先以外，国内的英诺赛科和纳微也发展迅猛，到这也挡不住氮化镓的发展浪潮。

据不完全统计，2021年国内超9家氮化镓相关企业获得了超12轮的融资，其中禹创半导体、镓未来、能华微电子等3家企业都完成了2轮融资，从透露的投资额来看，芯元基完成了逾亿元B轮；南芯半导体完成了近3亿元D轮融资；能华微电子则是完成了数亿元C轮。此外，2021年封测巨头晶方科技入局氮化镓，投资了以色列VisIC Technologies Ltd．，环旭电子也宣布投资氮化镓系统有限公司，加码功率电子战略。

吸金能力的背后，是氮化镓强大的潜力。同为第三代半导体材料，氮化镓时常被人用来与碳化硅作比较，虽然没有碳化硅发展的时间久，但氮化镓依旧凭借着禁带宽度大、击穿电压高、热导率大、饱和电子漂移速度高和抗辐射能力强等特点展现了它的优越性。据Yole Developpement发布的GaN Power 2021报告预期，到2026年GaN功率市场规模预计会达到11亿美元。

说到GaN功率器件，当前人们的第一反应可能就是快充。从小米开局到苹果入局，氮化镓快充市场爆点不断。2021年10月，苹果推出了旗下首款氮化镓技术充电器，并在全球范围内率先支持USB PD3.1快充标准，一举刷新了USB PD充电器单口输出最高功率，达到140W。相比传统硅器件，氮化镓快充能够显著提升充电速度，并降低系统待机状态的电量消耗，在这个万事都离不开手机的时代，完美地满足了人们“充电2分钟，通话两小时”的需求。当然，除了手机以外，平板、游戏机等也将追求轻量化，这也给氮化镓快充带来了不小的市场。

但需要注意的是，氮化镓的应用领域远不止消费电子领域。据普华有策统计，氮化镓通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域，微波射频方向包含了 5G 通信、雷达预警、卫星通讯等；电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费电子等；光电子方向则包括了 LED、激光器、光电探测器等。

而其中，5G 通信与新能源汽车也将成为氮化镓未来重点投入的方向。随着汽车电动化、5G通信、物联网市场的不断增长，在小尺寸封装强大性能的加持下，GaN再次成为关注的焦点。在5G通信领域，GaN可以缩小 5G 天线的尺寸和重量，又能满足严格的热规范，所以适合毫米波领域所需的高频和宽带宽。在目前正热的汽车电子市场，氮化镓也可以将汽车的车载充电器（OBC）、DC-DC转换器做得更小更轻，从而有空间放入更多的锂电池，提升整车续航里程。

Yole更是预测，从2022年开始预计氮化镓以小量渗透到OBC和DC-DC转换器等应用中。因此到2026年，汽车和移动市场价值将超过1.55亿美元，年复合成长率达185%。

产业链格局

上游主要包括衬底与外延片的制备。衬底的选择对于器件性能起关键作用，衬底也占据了大部分成本，因而衬底是GaN器件降低成本的突破口。

衬底

目前市场上GaN晶体管主流的衬底材料为蓝宝石、SiC和Si，GaN衬底由于工艺、成本问题尚未得到大规模商用。蓝宝石衬底一般用于制造蓝光LED，通常采用MOCVD法外延生长GaN。

GaN衬底目前仍然以2-4英寸为主，外延片6英寸开始商用，8英寸已试制成功。材料尺寸的增加将带来更大产能和更低成本。

市场格局方面来看，海外主要厂商包括日本住友电工、日本三菱化学、日本住友化学等，三家日本厂商合计占比超过85%。

国内目前实现GaN衬底产业化的企业主要有苏州纳维、中镓半导等公司。其中，苏州纳维目前已可以实现2英寸GaN单晶的量产，并完成了4英寸和6英寸GaN单晶衬底关键技术的研发。中镓半导已建成国内首家专业的氮化镓衬底材料生产线，可制备出厚度达1100微米的自支撑GaN衬底，并能够稳定生产。

外延

由于制备GaN 的单晶材料无法从自然界中直接获取所以GaN的主要制备方法是在蓝宝石、SiC、Si 等异质衬底上进行外延。GaN自支撑衬底在激光器上的应用可获得更高的发光效率品质。

国内目前布局GaN外延的企业主要有苏州晶湛、聚能晶源等公司。

其中，苏州晶湛拟投资2.8亿元进行氮化镓外延片异地扩建项目，预计2023年建成投产，可实现年产氮化镓外延片24万片，同时拟投资1000万元进行原厂扩产，建成后，预计年新增氮化镓外延片1万片，其中6英寸和8英寸氮化镓外延片年产能分别新增5000片。

聚能晶源已掌握业界领先的8英寸GaN-on-Si、6英寸GaN-on-SiC外延技术，可以为客户提供符合业界标准的高性能GaN外延晶圆产品。

器件

氮化镓是目前能同时实现高频、高效、大功率的代表性器件，在5G基站、新能源充电桩等新基建代表中均有所应用。

氮化镓器件可实现高效电能转换，助力实现光伏、风电、特高压输电、新能源汽车等诸多领域的高效电能转换，推动绿色低碳发展。

氮化镓器件主要包括分立器件和集成和系统级芯片集成器件。

分立器件主要包括增强模式(E-Mode) GaN晶体管和耗尽模式(D-Mode) GaN晶体管。

当GaN功率器件（GaNFET）替代MOSFET用于快充器件，快充器件可以充分发挥出GaN器件的开关频率高、能量密度高、能量转化效率高等特点，对于终端消费者来说是更高效率、更小体积、更低发热、更方便携带的充电设备。

集成和系统级芯片集成指的是由各种功能性集成块组成的具有一定功能的器件。其体积较小，已被广泛地应用于各种电子行业。

GaN射频器件市场格局方面来看，呈现三足鼎立的竞争格局，日本住友、Wolfspeed、Qorvo为主要玩家，市场CR3>80%。日本住友、Wolfspeed与Qorvo分别占据40%、24%与20%的市场份额。其中，Wolfspeed前身Cree于2018年收购了英飞凌的RF部门，成为了全球GaN射频器件的主要提供商之一。

在GaN器件各环节布局的部分代表厂商包括三安光电、华润微电子、士兰微、英诺赛科、芯冠科技、长电科技、海特高新、东科半导体、晶湛半导体等。

国内GaN器件Fabless设计厂商主要有华为海思、安谱隆等公司。IDM/制造：国内GaN器件IDM厂商主要有苏州能讯、英诺赛科、江苏能华、大连芯冠科技等公司；同时海威华芯和三安集成可提供GaN 器件代工服务。

国内GaN动态：6大项目开工/投产

百思特达半导体GaN外延片项目试生产

近日，据盘锦日报消息，辽宁百思特达半导体旗下氮化镓项目获得新进展——2英寸&4英寸外延片处于试生产和产品认证阶段，正式投产后，可实现月生产2500片的产能。

据介绍，百思特达是2019年兴隆台区和盘锦高新区共同引进的高新技术产业项目，该公司主要研发生产氮化镓晶圆及氮化镓基芯片系列产品。

2019年11月，百思特达氮化镓项目正式开工建设，该项目占地125亩，总投资15亿元，其中一期投资3亿元；去年5月，项目一期正式建成，预计增加10条氮化镓外延生产线，实现年产10万片氮化镓外延片和10亿颗氮化镓芯片的产能提升

博康建GaN项目，年产能为3000片

3月6日，“嘉兴城南”官微发文称，博康(嘉兴)半导体总投资约6亿元的氮化镓射频功率芯片先导线项目正式开工，该项目占地面积46667平方米，其中一期用地约33200平方米。

公开资料显示，博康（嘉兴）半导体成立于2022年10月，公司主营业务包括半导体分立器件制造、销售及服务等。

而且，3月3日，嘉兴市公共资源交易中心发布招标公告称，博康（嘉兴）半导体年产3000片氮化镓射频功率芯片先导线项目设计对外采购施工总承包，招标估算价约为1.9亿元。

根据公告，博康的氮化镓项目位于浙江嘉兴经开区，总工期历时一年左右，将新建工业厂房30543平米，并引进光刻机、磁控溅射机等设备约100台套用于生产国内技术领先的通信用氮化镓射频芯片先导线，预计年产能将为3000片。

东科半导体超高频氮化镓电源管理芯片项目预计4月底投产

据北青网消息，2月16日，东科半导体表示，旗下总投资5.5亿元的“超高频氮化镓电源管理芯片项目”已竣工，正在进行厂房装修和生产线调试，预计4月底投产。

公开资料显示，该项目项目占地52亩，新建厂房5.1万平米，主要从事氮化镓超高频AC/DC电源管理芯片、氮化镓应用模组封装线的研发、生产和销售。

仙芈智造新型智能功率模组(IPM)研发生产基地项目开工

今年1月上旬，合肥仙芈智造科技有限公司（）仙芈智造新型智能功率模组(IPM)研发生产基地项目正式开工。该项目总投资5亿元，建成后可实现年产3000万颗工业级IPM产品、1000万颗汽车级IPM产品、1000万颗氮化镓芯片封装产能，预计全部投产后年销售收入可达12亿元。

此前消息显示，该项目于2022年6月签约落户安徽蚌埠传感谷。目前，厂房外部墙面改造已完成，开始装修厂房和设备入场。

中国电科射频集成电路产业化项目建成完工

据中铁建工集团公众号消息，1月10日，中铁建工集团旗下“中国电科射频集成电路产业化项目”已经建成完工，该项目总投资超过30亿元。

项目建成后将形成年均5亿只射频集成电路，6万片4～6英寸氮化镓射频功率器件，1000万只射频模块的设计、生产、测试能力。

格晶半导体第三代半导体产业化项目落地江西上饶 总投资25亿元

据格晶半导体官方消息，1月5日，江西上饶市万年县与上海格晶半导体有限公司举行合作签约仪式。

此次签约的第三代半导体产业化项目总投资达25亿元，项目投产后可实现年产5万片8寸GAN功率器件，成为江西省第一家中国第二家量产氮化镓车载功率器件的晶圆厂。（文：凌昱微科技）

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