隨著寬帶隙材料開始取代電力電子中的硅,，氮化鎵在消費領(lǐng)域也逐漸站穩(wěn)了腳跟,。尤其是在中國，氮化鎵將在未來幾年助力電力設(shè)備市場的大幅增長。

　　作為第三代材料，GaN 仍在不斷創(chuàng)新和發(fā)展（第一款商用功率器件僅在 10 年前推出），在電力電子領(lǐng)域有著迷人的前景,。

　　根據(jù)Yole預(yù)測，到2027年,，功率 GaN 器件市場的價值將從 2021 年的 1.26 億美元增長到 20 億美元,，預(yù)期的年復(fù)合增長率高達 59%,。Yole預(yù)計，在此期間會有許多并購,、大量投資,。在應(yīng)用方面，除了獨特的合作伙伴關(guān)系,，GaN 滲透到汽車和電信/數(shù)據(jù)通信等應(yīng)用中,。

　　消費驅(qū)動 GAN，尤其是在中國

　　到目前為止,，消費領(lǐng)域一直是 OEM 采用 GaN 的主要驅(qū)動力,，這要歸功于材料的成本和效率優(yōu)勢，而且這種趨勢預(yù)計不會放緩,。Yole Intelligence 預(yù)測,，功率 GaN 市場的消費應(yīng)用預(yù)計將從 2021 年的 7960 萬美元增長到 2027 年的 9.647 億美元，復(fù)合年增長率為 52%,。到 2027 年,，消費行業(yè)將占整個行業(yè)的 48%。

　　由于對更快,、更便宜和更環(huán)保的電子設(shè)備供電的需求,，快速充電一直是推動這種采用的主要應(yīng)用。

　　借助 GaN,，智能手機制造商可以制造外殼尺寸更小且性價比更高的充電器,。盡管基于 GaN 的器件的單價比硅貴，但更高的頻率和更高的功率密度值導(dǎo)致每瓦美元更低,。比較三星的硅基和 GaN 基充電器有助于證明這一點：三星的 45W Si 快速充電器的功率密度為 0.55W/cm?,；而其 45W 基于 GaN 的充電器擁有 0.76w/cm?的功率密度，占地面積縮小了近 30%,。

　　小米,、vivo、聯(lián)想,、OnePlus Technology 和 Nubia 等中國 OEM 只是報告中提到的過去兩年發(fā)布快速充電器的少數(shù)幾家公司,。

　　雖然其他地區(qū)的電子 OEM 擁有 GaN 快速充電產(chǎn)品，例如蘋果（美國）和三星（韓國）,，但在該地區(qū)卓越的制造能力和專用供應(yīng)鏈的支持下,，中國 OEM 的數(shù)量要多得多，這使得該地區(qū)能夠在功率 GaN 消費領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位,。自 2021 年以來，中國國內(nèi)供應(yīng)鏈已經(jīng)能夠以自下而上的方式支持氮化鎵大批量出貨,。該地區(qū)是最大的消費品市場之一,，這種需求推動了集成設(shè)備制造商 (IDM) 的發(fā)展,，代工廠和包裝商/OSAT。

　　英諾賽科（Innoscience）和三安集成電路是功率GaN生態(tài)系統(tǒng)中的兩個重要的中國參與者,，有助于推動中國的領(lǐng)先地位,。Innoscience是全球最大的專注于GaN技術(shù)的8英寸IDM；而三安集成電路是一家化合物半導(dǎo)體晶圓代工企業(yè),，為高效電源設(shè)計提供GaN代工服務(wù),。

　　圍繞氮化鎵消費領(lǐng)域，其他即將推出的應(yīng)用包括音頻設(shè)備,，例如 D 類音頻放大器,，這在未來幾年可能會占用少量業(yè)務(wù)。然而,，預(yù)計快速充電器將成為預(yù)測期內(nèi)消費市場的主要驅(qū)動力,。

　　原始設(shè)備制造商考慮大功率充電器

　　智能手機快速充電器的目標功率高于 75W 的新趨勢可能會在不久的將來推動智能手機 OEM 對 GaN 的采用。大多數(shù)國家超過 75W 的功率需要功率因數(shù)校正 (PFC) 電路,，這需要使用更多的 GaN 含量,。

　　目前市場上大多數(shù)基于 GaN 的充電器都在 65W 左右或以下，這是性價比的“最佳點”,。但隨著對更快充電的需求持續(xù)增長,，原始設(shè)備制造商正在考慮在為消費者帶來的額外好處（充電速度顯著提高以及能夠使用相同的充電器為筆記本電腦充電）與單價之間進行權(quán)衡。

　　目前存在數(shù)量有限的高功率設(shè)備,，例如小米的 210W 快速充電器,，它允許用戶在短短 9 分鐘內(nèi)將其 Redmi Note 12 Discovery 的 4,300mAh 電池從空充電至充滿。對更快,、功能更強大的充電器的需求是否會延續(xù)這一趨勢,？

　　GAN 的新興應(yīng)用

　　在消費領(lǐng)域 10 年后，GaN 技術(shù)日趨成熟,，這也引致該材料開始滲透到工業(yè)應(yīng)用中,。例如，汽車和電信/數(shù)據(jù)通信行業(yè)目前的立足點很小,，但預(yù)計在未來幾年將實現(xiàn)高速增長,。

　　分析師預(yù)測，汽車和移動行業(yè)的氮化鎵需求將從 2021 年的 530 萬美元增長到 2027 年的 3.089 億美元,，復(fù)合年增長率達到驚人的 97%,。電信/數(shù)據(jù)通信將以 69% 的年增長率增長，到 2027 年將達到 6.178 億美元,。

　　從 2024-25 年,，汽車市場的主要驅(qū)動力將是電動汽車的車載充電器（AC-DC 轉(zhuǎn)換）以及 DC/DC 轉(zhuǎn)換器（電壓范圍為 48 V 至 400 V）。從長遠來看,，大概到2030 年左右,，OEM 將開始考慮在主逆變器 (650-800V) 中集成 GaN,。

　　中國是汽車（尤其是電動汽車）市場中最大的市場之一，這有助于推動該地區(qū)的市場獨立于國際貿(mào)易問題,。小型電動汽車將成為這里的重要應(yīng)用,，緊湊型城市汽車、輕便摩托車,、踏板車和電動自行車使用配備 48V 和 96V 電池的小型電動機越來越受歡迎,。

　　消費和汽車/電信行業(yè)的不同要求可以解釋為什么迄今為止對這些市場的滲透速度較慢?？煽啃詫ζ嚭碗娦判袠I(yè)非常重要,，但對消費者來說就不那么重要了，消費者通常每兩年更換一次設(shè)備,。此外,，在較為保守的汽車和電信行業(yè)內(nèi)，驗證新技術(shù)以及建立供應(yīng)鏈安全所需的時間要長得多,，正如碳化硅在汽車應(yīng)用中所見,。然而，既然這種材料的可靠性已經(jīng)在一定程度上通過其在消費領(lǐng)域的應(yīng)用得到證實,，電信行業(yè),，尤其是汽車行業(yè)的原始設(shè)備制造商現(xiàn)在也表現(xiàn)出極大的興趣。

　　中國的“新基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”框架可能會幫助中國實體在這些新興工業(yè)應(yīng)用中更快地行動,。為了進一步實現(xiàn)技術(shù)獨立,，該政策旨在通過政府對私營部門參與的支持，發(fā)展供應(yīng)鏈各個層面的內(nèi)部能力,。

　　通過這種方式,，可以更快地開發(fā)應(yīng)用程序，以便在支持數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的市場中獲得“先行者”優(yōu)勢——例如電動汽車,、可再生能源和數(shù)據(jù)中心支持的人工智能——其中 GaN 是一項關(guān)鍵技術(shù),。

　　獨特的伙伴關(guān)系

　　過去幾年，越來越多的汽車制造商與 GaN 器件供應(yīng)商合作,。GaN Systems （最近被英飛凌收購）是一家專注于功率 GaN 半導(dǎo)體的創(chuàng)新型加拿大公司,，它與豐田合作，最近還與寶馬合作供應(yīng)基于 GaN 的功率晶體管,。雷諾,、邁凱輪、布加迪和 Yole Intelligence 報告中提到的其他汽車制造商也一直在悄悄地投資這項技術(shù),。

　　此外,，德國汽車系統(tǒng)制造商 ZF 與以色列 GaN 公司 VisIC 合作，而意大利汽車零部件制造商 Marelli 則與 GaN 器件公司 Transphorm 合作。

　　汽車市場中 GaN 發(fā)展的獨特之處在于成熟的汽車公司與創(chuàng)新公司合作以提高 GaN 制造能力,。除了 GaN Systems,，VisIC 和 Transphorm 的歷史還不到 15 年,。

　　隨著汽車制造商努力實現(xiàn)電氣化目標,，這表明汽車制造商正在努力采用新材料。但這也可能意味著從碳化硅中吸取了教訓(xùn),，碳化硅是另一種新興材料,，在電動汽車的電力電子系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。由于與意法半導(dǎo)體的合作,，特斯拉在這方面取得了較早的領(lǐng)先地位,，成為第一家在其 Model 3 中集成完整 SiC 功率模塊的高級汽車制造商。其他汽車制造商現(xiàn)在可能希望學(xué)習(xí)特斯拉早期采取的戰(zhàn)略使用 SiC 并確保他們不會錯過 GaN 的機會,。

　　憑借更小,、更便宜和更環(huán)保的供電承諾，GaN 在汽車,、電信/數(shù)據(jù)通信和其他工業(yè)應(yīng)用中的采用必將擴大,。它在這些應(yīng)用中如何發(fā)展，以及它與碳化硅一起發(fā)揮的作用,，將值得關(guān)注,。

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