上周,GaN功率半導(dǎo)體廠商N(yùn)avitas Semiconductor(“納微半導(dǎo)體”)成功登錄納斯達(dá)克全球市場(chǎng)交易市場(chǎng)。這家成立于2014年的半導(dǎo)體廠商,憑借其獨(dú)有的GaN功率集成電路技術(shù),使得其產(chǎn)品運(yùn)行速度比傳統(tǒng)硅芯片快20倍,并且在尺寸和重量減半的情況下可將功率和充電速度提高3倍,。

據(jù)官方披露,納微半導(dǎo)體的GaNFast功率芯片被應(yīng)用在130多種型號(hào)的移動(dòng)充電器中,截至2021年10月,GaNFast 電源 IC出貨量已超過(guò)3000萬(wàn)顆。目前,納微半導(dǎo)體已與全球頂級(jí)手機(jī)OEM廠商及PC設(shè)備制造商展開(kāi)合作,包括戴爾,、聯(lián)想,、LG、小米,、OPPO等,。

從2014年到2021年的短短七年時(shí)間中,這家功率半導(dǎo)體企業(yè)的迅速崛起,也是市場(chǎng)對(duì)GaN半導(dǎo)體產(chǎn)品的呼聲漸長(zhǎng)的縮影。

哪些市場(chǎng)在呼喚GaN的到來(lái)

從整體市場(chǎng)環(huán)境上看,根據(jù)市場(chǎng)分析公司Yole Developement預(yù)測(cè),GaN功率器件市場(chǎng)將從2020年的4600萬(wàn)美元增長(zhǎng)至2026年的11億美元,平均年復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)70%,。其中,在2020年,由于GaN器件滲透到智能手機(jī)快速充電器應(yīng)用中使得GaN功率市場(chǎng)成長(zhǎng)了幾倍,。

TrendForce集邦咨詢研究的報(bào)告中也同樣指出了消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)于GaN功率產(chǎn)品的需求,報(bào)告顯示,受惠于消費(fèi)性快充產(chǎn)品需求快速上升,如手機(jī)品牌小米、OPPO,、Vivo自2018年起率先推出快速充電頭,憑借高散熱效能與體積小的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)獲得消費(fèi)者青睞,截至目前筆電廠商也有意跟進(jìn),使GaN功率市場(chǎng)成為第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)值上升最快速的類別,預(yù)估2021年?duì)I收將達(dá)8,300萬(wàn)美元,年增率高達(dá)73%,。

(來(lái)源:TrendForce集邦咨詢研究)

消費(fèi)電子市場(chǎng)對(duì)于GaN的需求,讓優(yōu)先選擇在消費(fèi)電子方面進(jìn)行布局的Navitas獲得了成功,并在2021年中站穩(wěn)了GaN功率廠商出貨量市占率的榜首。

而按照Navitas此前的預(yù)測(cè)顯示,氮化鎵芯片的市場(chǎng)規(guī)模在2026年可能增長(zhǎng)至130億美元以上,市場(chǎng)將包括移動(dòng),、消費(fèi),、企業(yè)(數(shù)據(jù)中心、5G),、 可再生能源(太陽(yáng)能,、能源存儲(chǔ))和電動(dòng)汽車/電動(dòng)交通工具領(lǐng)域。因此,在Navitas未來(lái)的計(jì)劃當(dāng)中,支持基于氮化鎵的數(shù)據(jù)中心,、太陽(yáng)能裝置和電動(dòng)汽車等也成為了他們重要的拓展領(lǐng)域,。

在這份榜單當(dāng)中,Innoscience(英諾賽科)憑借著市占率從6%發(fā)展到20%的成績(jī)吸引了業(yè)界的關(guān)注。在今年6月,英諾賽科迎來(lái)了其新的發(fā)展里程碑——英諾賽科蘇州8英寸硅基氮化鎵研發(fā)生產(chǎn)基地正式進(jìn)入量產(chǎn)階段,。根據(jù)TrendForce集邦咨詢研究的報(bào)告顯示,目前英諾賽科正積極拓展其他領(lǐng)域應(yīng)用例如Lidar,、車載充電機(jī)(OBC)、LED電源等,豐富的產(chǎn)品組合將有望助其進(jìn)一步擴(kuò)大明年市占,。

從這些廠商的布局來(lái)看,消費(fèi)電子市場(chǎng)為GaN打開(kāi)了邁向商用市場(chǎng)的大門,而工業(yè),、汽車等需要功率器件的領(lǐng)域也在不斷嘗試采用新的器件來(lái)實(shí)現(xiàn)更高的性能。與此同時(shí),消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)于GaN的需求還有待進(jìn)一步的拓展——前不久,隨著蘋果第二場(chǎng)秋季發(fā)布會(huì)的召開(kāi),他們首款氮化鎵快充充電器也面市了,據(jù)介紹,該充電器是蘋果專門為MacBook Pro 2021開(kāi)發(fā)的一款全新電源配件,。也就是說(shuō),除了手機(jī)以外,筆記本也將成為推動(dòng)GaN發(fā)展的另一消費(fèi)電子產(chǎn)品,。

GaN市場(chǎng)打開(kāi)了,誰(shuí)還將受益

在GaN產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中,代工廠也同樣扮演著重要的角色,。去年臺(tái)積電就曾宣布與意法半導(dǎo)體攜手合作開(kāi)發(fā)氮化鎵制程技術(shù)。據(jù)中時(shí)電子報(bào)的報(bào)道顯示,臺(tái)積電今年已投入第二代GaN增強(qiáng)型高電子移動(dòng)率電晶體(E-HEMT)量產(chǎn),100V空乏型高電子移動(dòng)率電晶體(D-HEMT)進(jìn)入試產(chǎn),并打進(jìn)5G基地臺(tái)模式供應(yīng)鏈,。從未來(lái)規(guī)劃上看,臺(tái)積電看好GaN在快充,、數(shù)據(jù)中心、太陽(yáng)能電力轉(zhuǎn)換器,、48V DC/DC 以及電動(dòng)車 OBC/轉(zhuǎn)換器等領(lǐng)域的發(fā)展,。

而從生產(chǎn)方面上看,臺(tái)積電目前有將近20臺(tái)MOCVD有機(jī)氣相層機(jī)投入GaN量產(chǎn),明年預(yù)計(jì)再增加10臺(tái)設(shè)備擴(kuò)產(chǎn)。同時(shí),臺(tái)積電轉(zhuǎn)投資世界先進(jìn)近幾年在8吋GaN on Si研發(fā)順利進(jìn)行,今年底將開(kāi)始試產(chǎn)送樣,進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)客戶超過(guò)10家,明年可望進(jìn)入量產(chǎn)階段,業(yè)界傳出已爭(zhēng)取到國(guó)際IDM大廠訂單,。

憑借成熟工藝在晶圓代工行業(yè)享譽(yù)的聯(lián)電也在近年也積極投入開(kāi)發(fā)化合物半導(dǎo)體氮化鎵功率元件與射頻元件制程,鎖定高效電源功率元件及 5G 射頻元件,。在今年9月,聯(lián)電宣布與封測(cè)廠欣邦宣布雙方將透過(guò)換股,深化上下游合作,而這個(gè)決定也是,聯(lián)電希望能夠擴(kuò)大在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的布局。

除了這些硅晶圓代工廠商們?cè)诜e極布局GaN產(chǎn)線,化合物代工廠商同樣也瞄準(zhǔn)了這塊市場(chǎng),與臺(tái)積電所提供的GaN-on-Si不同的是,化合物代工廠商們似乎更傾向于GaN-on-SiC的布局,。舉例來(lái)說(shuō),化合物晶圓代工大廠穩(wěn)懋就已開(kāi)始提供6英寸的GaN-on-SiC代工服務(wù),其瞄準(zhǔn)的是高功率 PA及天線等領(lǐng)域,。

中國(guó)作為最大的電子消費(fèi)市場(chǎng),隨著這個(gè)市場(chǎng)對(duì)GaN的關(guān)注,國(guó)內(nèi)也有不少?gòu)S商注意到了GaN代工市場(chǎng)的發(fā)展,在這個(gè)過(guò)程中,三安集成、海特高新(海威華芯)等都涉足了GaN代工這一環(huán)節(jié),。

新的玩家還在不斷涌入

GaN帶來(lái)的市場(chǎng)的效應(yīng)遠(yuǎn)不止這些,除了各大半導(dǎo)體廠商在布局GaN相關(guān)產(chǎn)業(yè)的同時(shí),也有不少“新”玩家盯上了這個(gè)領(lǐng)域,。

英國(guó)政府的英國(guó)研發(fā)和創(chuàng)新機(jī)構(gòu)于2021年2月初宣布,將支持化合物半導(dǎo)體中心(CSC)和Newport晶圓廠(NWF)開(kāi)發(fā)8吋氮化鎵(GaN)HEMT代工制程專案,期望能夠在8吋晶圓平臺(tái)上提供代工等級(jí)的650V硅基氮化鎵高電子遷移率電晶體(GaN-on-Si HEMT)制程。

除了建立GaN晶圓代工產(chǎn)業(yè)之外,英國(guó)也在鼓勵(lì)無(wú)晶圓半導(dǎo)體公司投入該領(lǐng)域,。由英國(guó)劍橋大學(xué)獨(dú)立出來(lái)的Cambridge GaN Devices(CGD)公司,于2021年2月18日宣布獲得950萬(wàn)美元(約780萬(wàn)歐元)的A輪融資,。這一筆資金將可用來(lái)擴(kuò)大其具節(jié)能效率的功率設(shè)備的產(chǎn)品組合(其目標(biāo)是設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)出適用于低功率和高功率應(yīng)用的下一代GaN功率模組),并將其團(tuán)隊(duì)規(guī)模擴(kuò)大一倍之多。

今年5月,韓國(guó)政府產(chǎn)業(yè)通商資源部和國(guó)防部確定了為培育國(guó)防產(chǎn)業(yè)原材料,、零部件,、裝備企業(yè)而進(jìn)行的“X-band 氮化鎵半導(dǎo)體集成電路”國(guó)產(chǎn)化課題。韓國(guó)無(wú)線通信設(shè)備半導(dǎo)體企業(yè)RFHIC(艾爾福)被選定為課題牽頭企業(yè),。

從這些信息來(lái)看,圍繞著GaN的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈將會(huì)越來(lái)越壯大,。僅從Navitas在短短不到十年的時(shí)間內(nèi)的迅速成長(zhǎng)和實(shí)現(xiàn)上市的過(guò)程中,可以預(yù)見(jiàn)的是,各大廠商對(duì)GaN的布局正在加快,而在這些廠商完成GaN產(chǎn)業(yè)的布局后,他們之間的競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)變得更加激烈。