SiC和GaN“上车”的最新进展如何?
来源: | 作者:行业新闻 | 发布时间: 2023-06-30 | 2103 次浏览 | 分享到:

关注上游的器件部分,GaN功率芯片赛道玩家主要包括纳微半导体、Power Integration(PI)、英诺赛科等,依托在消费类快充的应用,GaN芯片出货量已经到达数亿颗。比如,截至2023年Q2季度末,英诺赛科GaN芯片出货量已超1.7亿颗,纳微半导体的高压GaN芯片出货量超7500万颗。

GaN在消费类快充应用的迅速走红,也让其在其他领域的商用进程广受关注。据龚瑞骄介绍,近年来,许多GaN器件厂商将目光转向了工业市场,而数据中心是GaN在工业市场关键的应用场景,“数据中心的耗电量巨大,使用GaN功率元件可缩减数据中心耗电量,并且提高服务器的运行效率、降低运营成本。”他说。

但GaN“上车”却迟迟未见明显的收效。虽然现在大家谈论第三代半导体时,经常会同时讨论GaN和SiC,但若说到在汽车市场的应用情况时,大部分人只会把目光聚焦在SiC上。其实,汽车市场也是GaN的潜力市场之一,许多OEM和Tier1也都非常看好GaN在汽车市场的发展。具体而言,GaN可应用与汽车行的OBC、DC-DC、BMS等。

在众多下游市场应用的带动下,GaN的市场规模也将起量。根据TrendForce预测,GaN功率元件的市场规模将从2022年的1.8亿美金,增长到2026年的13.3亿美金,期间的年复合增长率高达65%。

再回到老生常谈的话题——究竟当前限制GaN商用的因素有哪些?

华灿光电氮化镓电力电子研发总监邱绍谚指出,GaN目前也处于发展的萌芽期,仍面临同质衬底生长、可靠性不佳等技术问题,限制了生产良率和商用化发展。其中,GaN器件特性由外延结构决定,器件的可靠性则与材料质量紧密相关。目前,GaN衬底仍在开发中,市场上尚未有成熟的GaN衬底,只能使用硅和蓝宝石等异质接面衬底,而这些导致了GaN器件特性不佳。

即使在商用过程中面临着一些难题,也无法阻碍整个市场的向前发展。到目前为止,消费类领域的GaN快充的各项参数也越来越大。随着用户用电需求的一个增加,GaN快充的输出功率也在不断提高,比如今年小米推出的300W GaN快充的功率密度高达2.31W/cm³。

再看GaN在快充中的价值量分布。GaN在功率市场最主要的价值量,体现在15W-65W的市场。但随着大功率快充的发展,市场上出现了GaN LLC+PFC方案,该方案解决了传统电源方案的外围电阻复杂、成本高的难题,未来GaN有望持续在这一领域大规模渗透。

前文也提到,GaN在汽车中的应用主要涉及到OBC、DC-DC等,为了让电动汽车更加节能,其实也有少数厂商正在致力于开发汽车逆变器GaN功率元件,比如2022年12月,Cambridge GaN Devices(CGD)宣布,他们与IFP Energies nouvelles(IFPEN)签署了汽车逆变器开发协议。根据协议,IFPEN将在一款新的汽车逆变器设计中采用CGD的 ICeGaN™ GaN HEMT(氮化镓高电子迁移率晶体管)。