目前，功率氮化鎵在消費電子領域應用已漸入佳境，并正在逐步向各類應用場景滲透。整體來看，功率氮化鎵產業(yè)已進入快速發(fā)展階段。

功率氮化鎵產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀淺析

從技術方面來看，9月11日英飛凌宣布，其已成功開發(fā)出全球首款12英寸功率氮化鎵晶圓。英飛凌表示，12英寸晶圓與8英寸晶圓相比，每片能多生產2.3倍數(shù)量的芯片，技術和效率顯著提升。

12英寸氮化鎵技術的一大優(yōu)勢是可以利用現(xiàn)有的12英寸硅晶圓制造設備，有利于加快全面規(guī)?；慨a并降低產線建設成本。

從產業(yè)化方面來看，消費電子仍然是功率氮化鎵產業(yè)的主戰(zhàn)場，并由快速充電器迅速延伸至家電、智能手機等領域。

在當前十分火熱的新能源汽車領域，越來越多的氮化鎵相關廠商開始探索氮化鎵車用可能性。其中，車載充電機（OBC）被視為最佳突破點，第一個符合汽車AEC-Q101標準的功率氮化鎵產品在2017年發(fā)布，截至目前，已有多家廠商推出豐富的汽車級產品。

AI技術的演進，帶動算力需求持續(xù)攀升，CPU/GPU的功耗問題日益顯著。為了應對更高端的AI運算，服務器電源的效能、功率密度必須進一步提高，氮化鎵已成為關鍵解決技術之一。

而在機器人等電機驅動場景，氮化鎵的應用潛力也正在逐漸浮現(xiàn)。TI、EPC等持續(xù)推動著氮化鎵于電機驅動領域的應用，并不斷吸引新玩家進入。

從市場規(guī)模來看，TrendForce集邦咨詢認為，功率氮化鎵產業(yè)正處于關鍵的突圍時刻，幾大潛力應用同步推動著產業(yè)規(guī)模加速成長。

根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新《2024全球GaN Power Device市場分析報告》顯示，2023年全球氮化鎵功率元件市場規(guī)模約2.71億美元，至2030年有望上升至43.76億美元，CAGR（復合年增長率）高達49%。其中非消費類應用比例預計會從2023年的23%上升至2030年的48%，汽車、數(shù)據(jù)中心和電機驅動等場景為核心。

“助燃”機器人產業(yè)，為什么是氮化鎵？

從氮化鎵功率器件市場規(guī)模數(shù)據(jù)不難看出，盡管目前功率氮化鎵的主戰(zhàn)場仍然是消費電子市場，但未來在汽車、數(shù)據(jù)中心和電機驅動等場景的應用能見度較高，規(guī)模有望占據(jù)半壁江山。

而在除消費電子之外的各類潛力應用場景中，以電機驅動為基礎的機器人產業(yè)特別是人形機器人領域是功率氮化鎵當前導入進度較慢但未來有著廣闊應用空間的市場。

根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新研究，在2025年各機器人大廠逐步實現(xiàn)量產的前提下，預估2027年全球人形機器人市場產值有望超越20億美元，2024年至2027年間的市場規(guī)模年復合成長率將達154%。

人形機器人市場規(guī)模增長的原因是多方面的，包括科技進步、市場需求、政策支持等。從技術方面來看，機器人的核心系統(tǒng)構成包括傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電機系統(tǒng)以及電池系統(tǒng)。這其中，氮化鎵有非常豐富的應用場景，包括電機控制、激光雷達系統(tǒng)、DC-DC轉換器以及電池BMS等。

人形機器人的動力核心是電機與電機驅動芯片，電機驅動芯片是電機實現(xiàn)精準高效控制的關鍵，這也是電機驅動芯片導入氮化鎵技術的最主要原因。氮化鎵技術導入電機驅動芯片后，為機器人驅動系統(tǒng)提供了更高的能效比、更優(yōu)的熱管理和更合理化的設計。

具體來看，氮化鎵器件的應用，提升了系統(tǒng)整體效率、減輕了重量和體積、延長了機器人使用壽命并增強其在各種工作環(huán)境中的可靠性。

而在激光雷達系統(tǒng)中，使用氮化鎵器件與使用傳統(tǒng)的硅器件相比，展現(xiàn)出了更快的響應速度和更低的功耗，使得雷達系統(tǒng)能夠以更窄的脈沖寬度、更大的峰值電流和更高的功率運行，從而顯著提升圖像的分辨率和系統(tǒng)的整體表現(xiàn)。

整體來看，氮化鎵功率器件正在機器人的運動、感官等重要零部件發(fā)揮作用，推動機器人的普及應用。

部分功率器件大廠進軍機器人領域

在機器人產業(yè)氮化鎵應用需求驅動下，TI、EPC、納微、東漸氮化鎵等企業(yè)圍繞機器人應用開始了在氮化鎵業(yè)務方面的新一輪群雄逐鹿，并各自取得了一定的成果。

TI在今年7月推出了適用于電機集成式伺服驅動器和機器人應用的48V、850W小型三相氮化鎵逆變器參考設計TIDA-010936。同月，東漸氮化鎵與海神機器人簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同研發(fā)新一代高性能芯片，以推進智慧物業(yè)管理機器人場景應用。

8月在PCIM Asia 2024展會上，EPC展示了一款人形機器人樣品。該機器人中的一些關節(jié)組件采用了氮化鎵技術。

10月，納微半導體正式發(fā)布了新一代高度集成的氮化鎵功率芯片GaNSlim系列，納微開啟進入48V AI數(shù)據(jù)中心、電動汽車和機器人市場。

此外，今年國內也有一起工業(yè)機器人搭載氮化鎵技術的案例落地——新工綠氫在年初推出自主研發(fā)設計的“天工一號”自動駕駛充電機器人。

總結

盡管目前已有不少氮化鎵相關廠商涉足機器人領域，但短期內氮化鎵技術在機器人場景的應用仍然面臨挑戰(zhàn)。

相較于傳統(tǒng)的硅基半導體材料，氮化鎵的制備成本較高，這主要是由于其制備過程需要昂貴的原材料和設備，以及較高的能耗。如何降低氮化鎵的制備成本，提高其市場競爭力，是氮化鎵市場應用當前面臨的挑戰(zhàn)之一；此外，如何提高氮化鎵器件的穩(wěn)定性和壽命，確保其在實際應用中的可靠性，也是當前研究的重點。

隨著成本的進一步下探以及可靠性持續(xù)提升，氮化鎵技術將向AI數(shù)據(jù)中心、電動汽車、機器人等要求更嚴苛的領域進一步滲透。

長遠來看，機器人特別是人形機器人的大規(guī)模應用，將使人們的生活更加便捷和舒適，未來發(fā)展?jié)摿薮?，前景是光明的。隨著人形機器人市場規(guī)模的持續(xù)增長，氮化鎵產業(yè)有望吃到又一波紅利。（文：集邦化合物半導體Zac）

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漆間啟表示，日本相關公司管理層廣泛支持彼此合作，但在行政階層卻進展不多。面對市場領導者、德國的英飛凌科技（Infineon Technologies），日本相關企業(yè)與之差距逐步拉開，壓力增大。

漆間啟在彭博的訪談中強調，日本國內競爭者太多，而功率半導體產業(yè)需要不斷創(chuàng)新技術，在現(xiàn)在還有機會贏得市占時，企業(yè)合作是有依據(jù)的，“我們不應該一直彼此爭斗，我們需要團結”。

目前，全球的工業(yè)技術公司競相研發(fā)出更小、更輕、效能更佳的半導體，供應給電動汽車或是其他需要高電壓的電子設備。

日本是個汽車生產大國，但在電動汽車推廣方面卻還在掙扎。日本政府現(xiàn)在提供2000億日圓補貼，助力公司規(guī)劃、研發(fā)新一代使用碳化硅（SiC）的功率半導體。該投資計劃，帶動了一些日本半導體大廠之間合作。

漆間啟認為，日商的結盟不僅是在產能方面，也要在研發(fā)和銷售上合作，才能取得一定優(yōu)勢。

集邦化合物半導體了解到，在碳化硅領域，已有日本大企開展合作。

·日本電裝與富士電機

2024年11月29日，日本電裝與富士電機共同投資的碳化硅（SiC）半導體項目獲得補貼，該項目投資額達2116億日元（折合人民幣約102億元），補助金額最高達705億日元（折合人民幣約34億元）。

據(jù)悉，在該合作項目中，電裝將負責生產SiC襯底，而富士電機將負責制造SiC功率器件，并將擴建所需設施。項目預計產能為每年31萬片/年，并計劃從2027年5月開始供貨。

·羅姆與東芝

5月，羅姆宣布將與東芝就半導體業(yè)務方面進行業(yè)務談判，預計談判將持續(xù)一年左右。兩家公司旨在加強旗下半導體業(yè)務全方面合作，涵蓋技術開發(fā)、生產、銷售、采購和物流等領域。

同月，羅姆和東芝宣布將合作生產碳化硅（SiC）和硅（Si）功率半導體器件，這一計劃還得到了日本政府的支持。

合作項目總投資為3883億日元（折合人民幣約180億元），其中政府將支持1294億日元（折合人民幣約60億元），占比高達三分之一。羅姆旗下位于宮崎縣的工廠將負責生產SiC功率器件和SiC晶圓，而東芝旗下位于石川縣的工廠將以生產Si芯片為主。

·日裝與三菱電機

2023年10月，Coherent宣布成立一家子公司獨立運營SiC業(yè)務，該子公司已獲得日裝和三菱電機共計10億美元的投資（分別投資5億美元）。此外，三方還簽訂了長期供貨協(xié)議，Coherent將為這兩家日本公司供應6/8英寸SiC襯底和外延片。（集邦化合物半導體Morty整理）

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source：江蘇姜堰

其中，CoolGaN G3系列覆蓋60V、80V、100V和120V電壓等級，以及40V雙向開關（BDS）器件，主要面向電機驅動、電信、數(shù)據(jù)中心、太陽能和消費應用；CoolGaN G5系列基于GIT（Gate Injection Transistor，柵注入晶體管）技術推出新一代650V晶體管，以及基于G5的IPS驅動產品，適用于消費、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)和太陽能領域的應用。

據(jù)悉，自2023年以來，英飛凌正在加速布局GaN業(yè)務。2023年5月，作為項目主導方，英飛凌宣布將參與一個由45家合作伙伴共同建設的歐洲聯(lián)合科研項目ALL2GaN，目的是開發(fā)從芯片到模塊的集成GaN功率設計，主要面向電信、數(shù)據(jù)中心和服務器等應用。

當年10月，英飛凌以8.3億美元完成收購GaN Systems。GaN Systems是全球前五大GaN功率器件廠商之一，收購GaN Systems后，英飛凌在一定程度上改變了GaN功率器件市場競爭格局。

而在今年9月12日，英飛凌宣布率先開發(fā)全球首項12英寸氮化鎵功率半導體技術。按照英飛凌的說法，這項技術能夠徹底改變行業(yè)的游戲規(guī)則，相較于8英寸晶圓，12英寸晶圓芯片生產不僅在技術上更先進，也因晶圓直徑擴大，每片晶圓上芯片數(shù)量增加了2.3倍，顯著提高了效率。

目前，英飛凌已在Villach廠利用現(xiàn)有12英寸硅生產設備的整合試產線，成功地生產出12英寸GaN晶圓。

當前，消費電子是功率GaN產業(yè)的主戰(zhàn)場，并由快速充電器迅速延伸至家電、智能手機等領域。而在汽車、AI數(shù)據(jù)中心、機器人等領域，氮化鎵也都有較大的應用潛力，并取得了一定的成果，前景光明。

根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新報告《2024全球GaN?Power?Device市場分析報告》顯示，隨著各大廠商對GaN技術傾注更多資源，功率GaN產業(yè)的發(fā)展將再次提速。2023年全球GaN功率元件市場規(guī)模約2.71億美元，至2030年有望上升至43.76億美元，CAGR（復合年增長率）高達49%。其中非消費類應用比例預計會從2023年的23%上升至2030年的48%，汽車、數(shù)據(jù)中心和電機驅動等場景為核心。（集邦化合物半導體Zac整理）

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在此背景下，英飛凌CoolSiC MOSFET 400V系列、納微全新4.5kW服務器電源方案等創(chuàng)新產品在近期相繼問世，推動碳化硅/氮化鎵在AI服務器電源（PSU）的應用熱度持續(xù)上漲。

碳化硅/氮化鎵：PSU升級突破口

近年來，生成式AI的火熱應用和AI芯片算力的爆發(fā)增長，使得全球數(shù)據(jù)中心耗電量激增，為應對AI帶來的高能耗危機，升級數(shù)據(jù)中心PSU成為重要突破口。

目前，全球AI和超大規(guī)模計算數(shù)據(jù)中心的PSU有三種外形規(guī)格，包括通用冗余電源的CRPS185、CRPS265以及開放計算項目的OCP。三種規(guī)格電源高度和寬度尺寸相同，只有長度不同，其中，每個CRPS185電源尺寸都是固定的，長寬高分別為185毫米、73.5毫米、40毫米。因此，在尺寸無法改變的情況下，AI服務器功率需求的增加就需要從提升功率密度入手。

功率密度的提升可以通過提高開關頻率來實現(xiàn)，在硅基產品已到達物理性能極限的情況下，氮化鎵器件的高開關頻率特性使其更加適合高密度CRPS應用。而碳化硅器件與硅基產品相比，可以在更高的溫度和電壓下運行，實現(xiàn)更高效的功率轉換并減少能量損失。

從實際應用情況來看，納微通過將碳化硅功率器件以及氮化鎵功率芯片混合使用設計出的CRPS服務器電源參考設計，顯著地提升了功率密度和效率。今年7月，納微發(fā)布圍繞納微旗下GaNSafe高功率氮化鎵功率芯片和GeneSiC第三代快速碳化硅功率器件打造的全新CRPS185 4.5kW AI數(shù)據(jù)中心服務器電源方案，據(jù)稱，該方案以137W/in3的超高功率密度和超97%的效率領跑AI數(shù)據(jù)中心PSU行業(yè)。

碳化硅/氮化鎵功率器件大廠AI服務器電源爭奪戰(zhàn)

目前，碳化硅/氮化鎵功率器件廠商們關于AI服務器電源的爭奪戰(zhàn)已經打響，除納微外，英飛凌、安森美、EPC、德州儀器、鎵未來、能華微、氮矽科技等玩家已入局。

英飛凌

其中，英飛凌在今年6月發(fā)布了專為AI服務器的AC/DC級開發(fā)的全新CoolSiC MOSFET 400V系列產品，與現(xiàn)有的650V SiC和Si MOSFET相比，新系列傳導和開關損耗都較低，提升AI服務器電源功率密度達到100W/in3以上，并且效率達到99.5%，較使用650V SiC MOSFET的解決方案提高了0.3個百分點。

針對AI服務器54V輸出平臺，英飛凌開發(fā)了3.3kW PSU專用DEMO板，采用了英飛凌的CoolGaN、CoolSiC、CoolMOS設計，可實現(xiàn)整機基準效率97.5%，功率密度達到96W/in3，能夠解決數(shù)據(jù)中心PSU高功率需求。

在PCIM Asia 2024展會上，英飛凌相關負責人表示，降低數(shù)據(jù)中心能耗是AI產業(yè)發(fā)展的迫切需求，也是英飛凌積極努力的方向。英飛凌推出的新一代碳化硅MOSFET溝槽柵技術，導通損耗更低、開關效率更高、可靠性更好，在性能方面有顯著提升，能夠滿足AI服務器電源應用需求。

安森美

安森美針對PSU輸出功率、轉換效率與功率密度的“三高”挑戰(zhàn)，推出了最新一代T10 PowerTrench?系列和EliteSiC 650V MOSFET的組合，為數(shù)據(jù)中心應用提供了一種完整解決方案，該方案在更小的封裝尺寸下提供了更高能效和更好的熱性能。

該產品組合中，EliteSiC 650V SiC M3S MOSFET是為應對數(shù)據(jù)中心的能效挑戰(zhàn)提供的方案，能夠滿足開放式機架V3（ORV3） PSU高達97.5%的峰值效率要求，T10 PowerTrench?系列則通過優(yōu)化的封裝技術，增強了散熱效果，能夠滿足數(shù)據(jù)中心對于高功率轉換效率和小型化的需求。

基于上述相關產品，安森美現(xiàn)場應用工程師Sangjun Koo在PCIM Asia 2024展會期間和集邦化合物半導體的交流過程中表示，安森美正在積極布局AI數(shù)據(jù)中心領域，也收到了很多來自AI數(shù)據(jù)中心市場的訂單需求。

EPC

在本次PCIM展會上，EPC展示了應用氮化鎵的人形機器人樣品，以及一輛在車載激光雷達部件中導入了EPC氮化鎵功率器件的無人駕駛小電車。

除人形機器人、激光雷達等場景外，AI數(shù)據(jù)中心PSU也是EPC正在重點布局的領域之一。在和集邦化合物半導體的交流中，EPC可靠性事業(yè)部副總裁張聲科表示，EPC的低壓氮化鎵器件能夠覆蓋所有48V轉12V的服務器的電源轉換器件需求。

TI

TI早在2021年便與服務器電源供應商臺達就數(shù)據(jù)中心PSU達成合作，基于其GaN技術和C2000 MCU實時控制解決方案，為數(shù)據(jù)中心開發(fā)設計高效、高功率的企業(yè)用PSU。

TI在GaN技術以及C2000 MCU實時控制解決方案上有長達十年的投資，與臺達合作，TI可采用創(chuàng)新的半導體制造工藝來制造硅基氮化鎵和集成電路，助力臺達等企業(yè)打造差異化應用，更高效地為世界各地的數(shù)據(jù)中心供電。

為引領產業(yè)發(fā)展，納微和英飛凌均公布了AI數(shù)據(jù)中心電源技術路線圖，表明了未來持續(xù)強化該領域布局的決心。

為應對AI數(shù)據(jù)中心電源指數(shù)級的功率需求提升，納微半導體正持續(xù)開發(fā)新的服務器電源平臺，將電源功率水平從3kW迅速提升到10kW，預計在2024年第四季度推出。

除了已推出的輸出功率為3kW和3.3kW的PSU外，英飛凌全新8kW和12kW PSU也將在不久的將來推出，以進一步提高AI數(shù)據(jù)中心的能效。借助12kW參考板，英飛凌有望推出全球首款達到這一性能水平的AI數(shù)據(jù)中心PSU。

國內廠商方面，鎵未來已與知名院校達成合作，共同完成業(yè)界首款3.5kWCRPS無風扇服務器電源的開發(fā)并量產，通過兩相交錯圖騰柱PFC及LLC實現(xiàn)97.6%高效率, 功率密度高達73.6W/Inch3。氮矽科技多款相關產品已送樣國內頭部知名企業(yè)，并完成了相關的可靠性測試；能華微1200V GaN產品也已經送樣知名服務器電源廠，正在進行可靠性評估，各大廠商正在共同推動氮化鎵在AI數(shù)據(jù)中心PSU應用的產業(yè)化進程。

綜合來看，AI服務器電源功率密度和效率正在持續(xù)提升，是碳化硅/氮化鎵功率器件廠商重點聚焦的兩大性能指標，有望催生出各類實戰(zhàn)表現(xiàn)亮眼的產品，也將吸引更多碳化硅/氮化鎵玩家入局。

總結

數(shù)據(jù)中心電源領域是近年來碳化硅/氮化鎵頭部廠商重點耕耘的方向之一，目前部分廠商碳化硅/氮化鎵產品在數(shù)據(jù)中心電源市場的應用已經取得了一定進展，而AI的強勢崛起推動該市場進一步發(fā)展。

隨著AI技術的不斷演進和數(shù)據(jù)算力需求的持續(xù)增長，數(shù)據(jù)中心的能源效率和功率密度要求會越來越嚴苛，對各大廠商碳化硅/氮化鎵功率器件產品的性能要求也會越來越高。

隨著碳化硅、氮化鎵產業(yè)的進一步發(fā)展，以及AI生態(tài)的持續(xù)繁榮，碳化硅、氮化鎵和AI的交集也會越來越多，各大廠商關于AI服務器電源的爭奪戰(zhàn)將會日趨激烈。（文：集邦化合物半導體Zac）

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TrendForce集邦咨詢最新《2024全球SiC Power Device市場分析報告》顯示，盡管純電動汽車（BEV）銷量增速的明顯放緩已經開始影響到碳化硅供應鏈，但作為未來電力電子技術的重要發(fā)展方向，碳化硅在汽車、可再生能源等功率密度和效率極其重要的應用市場中仍然呈現(xiàn)加速滲透之勢，未來幾年整體市場需求將維持增長態(tài)勢，預估2028年全球碳化硅功率器件市場規(guī)模有望達到91.7億美金（約662.77億人民幣）。

在此背景下，碳化硅市場頻頻傳出“上車”相關進展。11月12日，力合科創(chuàng)在回答投資者提問時表示，其投資孵化的基本半導體與廣汽埃安圍繞車規(guī)級碳化硅功率模塊的上車應用持續(xù)展開合作，為其提供技術解決方案。其中，Pcore6汽車級碳化硅功率模塊等產品已經在埃安Hyper SSR、GT、HT等多個車型上實現(xiàn)量產。

碳化硅與新能源汽車產業(yè)協(xié)同趨勢

碳化硅相比于硅基產品在新能源汽車中的應用具有顯著的優(yōu)勢，包括提升加速性能、增加續(xù)航里程、實現(xiàn)輕量化、降低系統(tǒng)成本和在高溫環(huán)境下依然能夠保障汽車電驅系統(tǒng)穩(wěn)定高效運行等，在新能源汽車大規(guī)模普及的過程中扮演了關鍵角色。

在碳化硅和新能源汽車雙向奔赴的進程中，碳化硅功率器件相關廠商與車企的直接合作已成為碳化硅加速“上車”最便捷高效的方式之一。

器件/模塊廠商與車企攜手合作，有利于雙方從車用碳化硅源頭入手，以車企碳化硅產品需求為導向，合力進行產品的定制化研發(fā)生產，從而誕生更契合車企和用戶需求的碳化硅產品。

同時，器件/模塊廠商與車企的合作，降低了雙方在產品開發(fā)方面的試錯成本，并縮短了產品從研發(fā)立項到上市的時間，在降本增效方面有明顯的優(yōu)勢，碳化硅與新能源汽車產業(yè)協(xié)同發(fā)展已成為大趨勢。

碳化硅廠商與車企雙向奔赴

在此趨勢下，國內外功率器件廠商和車企紛紛開啟合作旅程，旨在更好地抓住市場機遇。據(jù)集邦化合物半導體不完全統(tǒng)計，2024年以來，意法半導體、英飛凌、安森美、羅姆、芯聯(lián)集成、基本半導體等碳化硅功率器件相關廠商均在與車企合作方面?zhèn)鞒隽俗钚逻M展。

國際廠商方面，意法半導體已與長城汽車、吉利汽車2家車企達成合作，英飛凌已與本田汽車、吉利汽車、小米汽車、零跑汽車4家車企攜手合作，安森美已和理想達成、大眾汽車簽署了碳化硅長期供貨協(xié)議，羅姆則與長城汽車簽署了碳化硅車載功率模塊戰(zhàn)略合作協(xié)議。

國內廠商方面，芯聯(lián)集成已與蔚來汽車、理想汽車、廣汽埃安3家車企簽署供貨或合作協(xié)議，基本半導體也已開始為廣汽埃安批量供應碳化硅模塊等產品。

整體來看，部分碳化硅功率器件廠商同時與多家車企合作，有利于搶占更多車用市場份額，而部分車企則選擇與不同的碳化硅廠商合作，有利于獲得各類先進技術同時降低供應商來源單一可能存在的“卡脖子”風險，有利于業(yè)務穩(wěn)定發(fā)展。（文：集邦化合物半導體Zac）

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英飛凌和Stellantis就車用碳化硅模塊達成合作

11月7日，據(jù)英飛凌官網消息，英飛凌和Stellantis集團宣布，雙方將聯(lián)合開發(fā)Stellantis集團旗下電動汽車的動力架構，雙方已簽署了供應和產能預訂協(xié)議，其中包括碳化硅功率器件產品。

source：英飛凌

根據(jù)協(xié)議，英飛凌將為Stellantis供應PROFET?智能電源開關和SiC CoolSiC?器件。其中，碳化硅器件將支持Stellantis集團標準化其動力模塊，并在降低成本的同時提升電動汽車的性能和效率。

此外，Stellantis集團和英飛凌也正擴大合作并開展了聯(lián)合動力實驗室，以定義下一代可擴展且能裝備于Stellantis旗下高度智能車型的智能動力架構。

芯塔電子與杰華特子公司合作開展碳化硅模組封測業(yè)務

11月11日，據(jù)芯塔電子官微消息，芯塔電子與杰華特子公司合作開展碳化硅模組封測業(yè)務，雙方將依托芯塔電子浙江湖州碳化硅功率模塊封裝產線，開發(fā)更高性能和高可靠性的車規(guī)級碳化硅功率模塊。

source：芯塔電子

據(jù)介紹，作為本次合作的載體，浙江芯塔電子科技有限公司是芯塔電子與杰華特子公司的合資公司，是一家碳化硅功率模組及其解決方案供應商。

杰華特成立于2013年3月，是以虛擬IDM為主要經營模式的模擬集成電路設計企業(yè)。目前，杰華特產品涵蓋DC/DC、AC/DC、線性電源、電池管理及信號鏈等多個系列，應用領域包括汽車電子、計算與通訊、工業(yè)、新能源及消費電子等。

芯塔電子目前已推出近40款SiC MOSFET系列產品。第三代SiC MOSFET于今年上半年開發(fā)成功，流片良率達98.23%，產品實現(xiàn)了元胞尺寸和比導通電阻的突破，Chip size較上一代下降32%。同時發(fā)布了包括單管及模塊在內的多種封裝形式，并拓展了TO-263-7、DFN8*8、Toll等具有更小尺寸、更低寄生干擾、優(yōu)異熱管理能力及高可靠性的封裝外形，部分產品已通過車規(guī)AEC-Q101及加嚴H3TRB雙認證，進入車企供應鏈。（集邦化合物半導體Zac整理）

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其中，碳化硅功率器件加速“上車”趨勢已十分明朗，近年來，越來越多的新能源新車型導入了碳化硅技術，而在近期，星途品牌全新純電SUV星紀元STERRA ES、第二代AION V埃安霸王龍、鴻蒙智行首款豪華旗艦轎車享界S9、2025款海豹、2025款極氪007、嵐圖汽車旗下嵐圖知音SUV等搭載碳化硅的新車型密集發(fā)布，碳化硅和新能源汽車組“CP”已蔚然成風。

與此同時，氮化鎵在車用場景的應用探索持續(xù)取得新進展。圍繞車載充電器、車載激光雷達等場景，英飛凌、EPC等廠商紛紛推出了相關產品，推動著氮化鎵車規(guī)級應用熱度上漲。

碳化硅/氮化鎵功率器件龍頭角逐車用場景

當前，業(yè)界普遍認為碳化硅/氮化鎵功率器件在新能源汽車領域有較大的應用潛力，因此各大頭部廠商正在積極布局車用場景。

意法半導體、英飛凌、安森美等國際半導體大廠在碳化硅功率器件領域深耕多年，在技術和市場方面占據(jù)了先發(fā)優(yōu)勢，有利于更好地拓展全球業(yè)務，其中就包括中國市場。

近年來，隨著國內新能源汽車市場持續(xù)爆發(fā)式增長，車用碳化硅需求水漲船高，國際巨頭們紛紛加碼中國業(yè)務，而與車企合作是搶占市場份額最便捷的方式之一。僅2024年以來，圍繞車用碳化硅功率器件和模塊，國際廠商和本土汽車制造商達成了一系列新的合作，包括意法半導體與長城汽車達成碳化硅戰(zhàn)略合作、英飛凌與小米達成協(xié)議、安森美與理想汽車簽署長期合作協(xié)議等。

為降低供應鏈成本，意法半導體還與國內碳化硅頭部玩家三安合作，斥資數(shù)十億美元在國內投建碳化硅器件合資工廠。意法半導體將碳化硅器件產能本地化，不僅有助于降低供貨成本，也有利于其通過產能保障進一步開拓中國車用碳化硅業(yè)務。

降本增效有利于拓展市場，強化技術優(yōu)勢同樣有助于吸引客戶目光，進而達成合作。例如：2024年上半年，英飛凌推出新一代碳化硅MOSFET溝槽柵技術，在確保質量和可靠性的前提下，將MOSFET的主要性能指標提高了20%，在一定程度上提升了整體能效。

目前，產能建設和技術迭代升級都是國際巨頭們關注的焦點，未來各大廠商有望在這兩個方向持續(xù)取得突破。

在國內新能源汽車市場，國際碳化硅功率器件大廠正在加速導入相關產品，本土相關企業(yè)則奮起直追，想要分一杯羹。

在PCIM Asia 2024國際電力元件、可再生能源管理展覽會期間，集邦化合物半導體分別和英飛凌、安森美、EPC、賽米控丹佛斯、Soitec和斯達半導體進行了交流，了解到6家國內外功率器件知名廠商在碳化硅、氮化鎵車用場景的布局及進展情況。

英飛凌

國際廠商方面，英飛凌工業(yè)與基礎設施業(yè)務大中華區(qū)市場總監(jiān)趙天意表示公司目前致力于從性價比、可靠性、效率等三個方面全面提升碳化硅功率器件產品競爭力，疊加作為國際IDM大廠在技術、市場等方面的深厚積累，使其能夠更好地響應包括車用在內的功率器件各類市場需求。

在PCIM Asia 2024國際電力元件、可再生能源管理展覽會上，在電動交通出行展區(qū)，英飛凌首次向國內市場展示了旗下汽車半導體領域的HybridPACK Drive G2 Fusion模塊和Chip Embedding功率器件，其中HybridPACK Drive G2 Fusion模塊融合了IGBT和碳化硅芯片，在有效減少碳化硅模塊成本的情況下同時顯著提升了模塊的應用效率，而Chip Embedding則可以直接集成在PCB板中，做到極小的雜散和高集成度的融合。

針對汽車電控，英飛凌電控系統(tǒng)解決方案采用第二代HybridPACK Drive碳化硅功率模塊的電機控制器系統(tǒng)進行演示，該系統(tǒng)集成了AURIX TC4系列產品、第二代1200V SiC HybridPACK Drive模塊、第三代EiceDRIVER驅動芯片1EDI30XX、無磁芯電流傳感器等。

針對OBC（車載充電器）/DC-DC應用，英飛凌展示了其完整的頂部散熱方案：7.2kW磁集成Tiny Box頂部散熱解決方案，實現(xiàn)了高功率密度的電氣以及高集成結構方案的有效融合。

安森美

安森美現(xiàn)場應用工程師Sangjun Koo表示，安森美在碳化硅領域的布局具備兩大優(yōu)勢，其一是針對碳化硅功率器件的市場需求反應速度快，能夠快速針對產品布局做出決策；其二是作為全球第二大碳化硅功率器件供應商，具備規(guī)?；a能力，能夠保障供貨，基于這些優(yōu)勢，安森美能夠更好地滿足包括車用在內的市場需求。目前，安森美還積極布局AI數(shù)據(jù)中心等領域，有望與車用業(yè)務協(xié)同發(fā)展。

為滿足800V架構下的充電需求，高功率OBC逐漸走向市場。安森美的OBC方案采用碳化硅產品，在11kW時的峰值系統(tǒng)效率達到97%，功率密度高達2.2?kW/l。此外，這一設計還可減少使用無源器件，從而減少PCB面積，有助于實現(xiàn)汽車輕量化。

為應對主驅逆變器高功率的需求，安森美推出了1200V碳化硅半橋功率模塊B2S，支持最高400kw的輸出功率。該模塊采用了轉模注塑封裝方式，同時芯片連接采用銀燒結工藝，實現(xiàn)了高可靠性和低熱阻。模塊雜散電感約4nH，內部集成onsemi最新的M3碳化硅技術，確保模塊的高性能。

EPC

EPC公司可靠性副總裁張盛科表示，EPC的低壓GaN器件能夠覆蓋所有48V至12V服務器電源轉換器、激光雷達（LiDAR）以及與太空相關的應用需求。他們還在探索人形機器人和太陽能場景。EPC的LiDAR GaN器件也適用于汽車應用。

在PCIM Asia 2024國際電力元件、可再生能源管理展覽會上，EPC展示了一款人形機器人樣品。該機器人中的一些關節(jié)組件很可能采用GaN技術。此外，EPC還帶來了一輛無人駕駛電動小車，配備了采用EPC GaN功率器件的激光雷達組件。

賽米控丹佛斯

據(jù)賽米控丹佛斯大中華區(qū)方案和系統(tǒng)銷售總監(jiān)&大中華區(qū)技術總監(jiān)Norbert Pluschke介紹，賽米控丹佛斯作為碳化硅模塊封裝領先廠商之一，擁有兩種專為碳化硅優(yōu)化設計的封裝形式：一是全橋功率模塊eMPack?平臺，擁有極低的雜散電感（2.5nH），有助于實現(xiàn)碳化硅的高開關速度；二是為嚴苛的汽車牽引逆變器應用而開發(fā)的直接冷卻注塑半橋模塊DCM平臺，這項技術也適用于未來氮化鎵領域。

在PCIM Asia 2024國際電力元件、可再生能源管理展覽會上，賽米控丹佛斯展示了在工業(yè)能源和汽車領域的解決方案，其中包括采用eMPack?和DCM碳化硅模塊的雪鐵龍、伊控動力等公司的新能源汽車電機控制器產品。

Soitec

Soitec公司業(yè)務發(fā)展經理Gonzalo Picun表示，大尺寸碳化硅（SiC）襯底是當前SiC行業(yè)的關鍵發(fā)展趨勢，能夠有效提升SiC功率器件的生產效率并降低成本。同時，新的材料技術也在涌現(xiàn)，例如我們SmartSiC襯底產品線中使用的多晶SiC（poly-SiC），它提高了單晶材料的利用效率，同時提升了器件的性能和可靠性。

此外，Soitec還發(fā)現(xiàn)多種創(chuàng)新的SiC生長方法正在開發(fā)中，如液相生長（Liquid Phase growth）和高溫化學氣相沉積（HT-CVD），這些方法有助于提升單晶SiC的質量，從而應用于SmartSiC襯底。在此背景下，Soitec正在積極開發(fā)高質量的襯底技術，包括大尺寸襯底。

在產能方面，Soitec位于法國Bernin的新工廠于2023年10月完工，總投資額為3.8億歐元（約合30億元人民幣），占地2,500平方米。該工廠在全面投產后，每年可生產50萬片晶圓，其中80%為SmartSiC晶圓。

Soitec獨特的技術——Smart Cut，能夠將一層薄的高質量單晶SiC與多晶SiC襯底結合起來。由此生成的SmartSiC襯底最大限度地提高了SiC材料的利用率，并顯著提升了生產產量。總體而言，Soitec具備在新能源車輛（NEVs）SiC應用中占據(jù)重要地位的實力。

斯達半導體

斯達半導體在車用領域進展較快，據(jù)斯達半導體副總經理湯藝博士介紹，2022年，斯達半導體成為國內首家碳化硅模塊批量進入車企（用于小鵬G9車型）的廠商；2023年，其自研碳化硅芯片向北汽等多家車企批量供貨；斯達半導體自建產線今年也已開始供貨，應用范圍覆蓋主驅逆變器、電源及車載空調。

斯達半導體等國內碳化硅器件廠商正在持續(xù)推進碳化硅“上車”進程，各大廠商大有與國際巨頭分庭抗禮之勢。

在碳化硅功率器件加速“上車”的同時，氮化鎵“上車”也已經被各大頭部玩家提上日程。其中，意法半導體、英飛凌、安森美等雙管齊下，同時挖掘車用碳化硅和車用氮化鎵的機會。其中，意法半導體碳化硅產品已經或即將導入理想汽車、長城汽車等新能源汽車頭部廠商旗下車型中，同時，其PowerGaN系列產品，在功率更高的應用中，也適用于電動汽車及其充電設施。

EPC公司已經開發(fā)了基于氮化鎵的飛行時間（ToF）/激光雷達參考設計，這些設計利用了氮化鎵場效應晶體管（GaN FETs），在激光雷達電路中提供了快速切換速度、更小的占地面積、高效率和卓越可靠性等優(yōu)勢。目前，EPC公司的eGaN FET已經在汽車應用中積累了數(shù)十億小時的成功經驗，包括激光雷達及雷達系統(tǒng)。

氮化鎵的汽車應用目前還處于早期階段，在車載激光雷達產品的應用相對成熟，并正在往其他車用場景滲透。預計到2025年左右，氮化鎵會小批量地滲透到低功率的OBC和DC-DC中，再遠到2030年，OEM或考慮將氮化鎵引入到主驅逆變器。

碳化硅/氮化鎵車用趨勢

在國內外碳化硅、氮化鎵功率器件廠商的共同努力下，全球汽車產業(yè)尤其是新能源汽車領域正在發(fā)生革命性的轉變。

目前，新能源汽車領域正在經歷由400V電壓系統(tǒng)向800V電壓系統(tǒng)的轉變，在各大廠商最新發(fā)布的新能源車型中，800V高壓碳化硅平臺幾乎成為標配，這一轉變主要是為了提升電池充電速度、減少電池發(fā)熱、提高電機工作效率、提升車輛續(xù)航里程并降低制造成本。在這個過程中，碳化硅功率器件發(fā)揮著至關重要的作用。

在車用領域，1200V甚至是1700V碳化硅功率器件正在成為主流，以便更好地匹配800V或更高電壓等級的車用平臺需求。

400V向800V的轉變過程，也是新能源汽車加速普及的過程，從近期主流新能源車企發(fā)布的數(shù)據(jù)情況來看，各大廠商在8月份普遍實現(xiàn)了銷量大幅增長，并有望延續(xù)增長態(tài)勢，碳化硅功率器件廠商也將持續(xù)受益。

同時，伴隨著新能源汽車產業(yè)的發(fā)展，對減少能量損耗和可靠性的要求越來越高，碳化硅模塊的集成化需求越來越多。

總結

近年來，隨著合成技術的進步以及生產規(guī)模的擴大，碳化硅襯底、外延成本呈下降趨勢，推動器件、模塊等相關產品價格持續(xù)下探，有利于其向各類應用場景進一步滲透，尤其是正在大批量導入的新能源汽車領域，規(guī)模效應之下，價格降低更有助于車企加大碳化硅“上車”力度。

與此同時，碳化硅產業(yè)正在由6英寸向8英寸轉型。盡管目前主流產品仍然為6英寸，但8英寸在降本增效方面的效果是顯著的，已成為各大廠商爭相布局的重點方向。未來，隨著8英寸產能逐步釋放，也有望進一步推動碳化硅在包括新能源汽車、光儲充等領域的普及應用。

目前，碳化硅在新能源汽車領域的應用大多數(shù)集中在中高端車型，隨著成本和價格的下降，其有望向新能源汽車中低端車型持續(xù)滲透，進一步提升在新能源汽車領域的參與度。

此外，在產業(yè)整合趨勢下，越來越多的碳化硅功率器件廠商選擇與新能源車企合作開發(fā)車用碳化硅產品，以市場和用戶需求為導向，從產業(yè)鏈源頭入手，實現(xiàn)技術和產品研發(fā)定制化，縮短產品從研發(fā)、驗證到批量應用的流程，在實現(xiàn)降本增效的同時，更好地抓住市場機遇。

氮化鎵方面，在新能源汽車領域，氮化鎵器件目前主要占據(jù)400V以下應用，但部分廠商正在推進氮化鎵器件的高壓應用研發(fā)，其中包括博世正在開發(fā)一種用于汽車的1200V氮化鎵技術。未來，氮化鎵功率器件將由低壓車載激光雷達應用，逐步向需要更高電壓的主驅逆變器等應用延伸。（文：集邦化合物半導體Zac）

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source：英飛凌

英飛凌表示，公司是全球首家在現(xiàn)有可擴展的大批量生產環(huán)境中掌握這一突破性技術的公司。這一突破將極大地推動氮化鎵功率半導體市場的發(fā)展。

英飛凌表示，12英寸晶圓與8英寸晶圓相比，每片能多生產2.3倍數(shù)量的芯片，技術和效率顯著提升。

基于氮化鎵的功率半導體在工業(yè)、汽車、消費類、計算和通信應用中迅速獲得采用，涵蓋AI系統(tǒng)的電源、太陽能逆變器、充電器、適配器以及電機控制系統(tǒng)。

先進的氮化鎵制造工藝提高了設備性能，它實現(xiàn)了更高的效率性能、更小的尺寸、更小的重量和更低的總體成本，為客戶帶來便利。此外，12英寸氮化鎵制造通過可擴展性確保了供應穩(wěn)定性。

英飛凌首席執(zhí)行官Jochen Hanebeck表示：“這一技術突破將改變行業(yè)格局，并使公司能夠釋放氮化鎵的全部潛力。在收購GaN Systems近一年后，英飛凌掌握了硅、碳化硅和氮化鎵三種相關材料的技術?！?/p>

source：英飛凌

英飛凌利用現(xiàn)有成熟生產12英寸硅晶圓和8英寸氮化鎵晶圓的能力，公司已成功在奧地利維拉赫的功率工廠中現(xiàn)有的12英寸硅晶圓生產線上制造12英寸氮化鎵晶圓。

后續(xù)，英飛凌將根據(jù)市場需求進一步擴大GaN產能。英飛凌表示，12英寸氮化鎵晶圓的生產將使英飛凌在不斷增長的氮化鎵市場中占據(jù)有利地位。

據(jù)集邦咨詢最新的《2024全球GaN Power Device市場分析報告》顯示，2023年全球GaN功率元件市場規(guī)模約2.71億美元，至2030年有望上升至43.76億美元，CAGR（復合年增長率）高達49%。其中非消費類應用比例預計會從2023年的23%上升至2030年的48%，汽車、數(shù)據(jù)中心和電機驅動等場景為核心。

目前，英飛凌正在推動12英寸氮化鎵技術，以加強現(xiàn)有的解決方案和應用領域，并使新的解決方案和應用領域具有越來越高的成本效益價值主張，并能夠滿足客戶系統(tǒng)的全方位需求。后續(xù)，英飛凌將于2024年11月在慕尼黑舉辦的電子展（electronica）上向公眾展示首批12英寸氮化鎵晶圓。

英飛凌表示，12英寸氮化鎵技術的一大優(yōu)勢是可以利用現(xiàn)有的12英寸硅晶圓制造設備，這是因為氮化鎵和硅的制造工藝非常相似。英飛凌現(xiàn)有的大規(guī)模12英寸硅晶圓生產線是試點可靠氮化鎵技術的理想選擇，有利于加快實施速度并有效利用資金。

全面規(guī)模化量產12英寸氮化鎵生產將有助于氮化鎵在RDS(on)水平上與硅的成本平價，這意味著同類硅和氮化鎵產品的成本持平。（集邦化合物半導體Morty編譯）

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source：英飛凌汽車電子生態(tài)圈

據(jù)介紹，HybridPACK Drive是英飛凌電動汽車功率模塊系列產品，英飛凌此次為零跑C16供應的是1200V HybridPACK Drive G2 CoolSiC模塊。

在碳化硅加速“上車”趨勢下，國際碳化硅功率器件巨頭持續(xù)推進與國內新能源車企的合作進程，除英飛凌外，羅姆也在近期宣布了相關進展。

今年8月，羅姆宣布，其第四代碳化硅MOSFET裸芯片已被吉利汽車旗下ZEEKR品牌的三款電動車車型采用，用于其牽引逆變器中。這些功率模塊自2023年以來已由羅姆與正海集團的合資企業(yè)HAIMOSIC有限公司批量生產，并交付給吉利旗下的一級供應商Viridi E-Mobility Technology公司。

據(jù)悉，自2018年以來，吉利與羅姆持續(xù)展開合作，最初通過技術交流打下基礎，并于2021年形成了專注于碳化硅功率器件的戰(zhàn)略合作伙伴關系。這一合作關系促成了羅姆碳化硅MOSFET的集成，成功應用于ZEEKR X、009和001三款車型的牽引逆變器中。在這些電動車中，羅姆的碳化硅MOSFET功率解決方案在延長續(xù)航里程和提升整體性能方面發(fā)揮了關鍵作用。（集邦化合物半導體整理）

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消費電子市場走向成熟，GaN初闖高功率市場受挫

GaN（氮化鎵）和SiC（碳化硅）同為性能優(yōu)異的寬禁帶半導體材料，二者在擊穿電場、高溫性能、高功率處理能力以及化學穩(wěn)定性等方面存在共同之處，但相比之下，GaN在開關頻率和能效上更加突出，因此更適合高頻應用領域，有助于實現(xiàn)高效功率轉換、減少開關損耗、降低熱耗散、縮小元件尺寸等。

按應用劃分，GaN主要面向光電子、射頻通訊、功率半導體三大應用領域，對應消費電子、無線通信、數(shù)據(jù)中心、汽車、航空航天、國防軍工等細分場景。其中，光電子是GaN最快普及的應用，至今已有很多年的發(fā)展歷史，但GaN真正“火”起來是在近幾年的功率半導體市場，并首先崛起于消費電子快充應用。

根據(jù)TrendForce集邦咨詢《2024全球GaN Power Device市場分析報告》數(shù)據(jù)顯示，2020年全球GaN功率半導體市場規(guī)模為0.5億美金，至2022年成長至1.8億美金，年復合增長率約53%。其中，2022年的市場規(guī)模相比2021年大幅增長了125%。

也就是在這一年，GaN高速滲透快充市場，并開始向家電、智能手機等其他消費場景拓展；與此同時，新能源汽車、光儲充、數(shù)據(jù)中心等產業(yè)的迭代升級，使得GaN作為更為符合新需求的理想材料之一亦被寄予了厚望。在此背景下，GaN廠商從低功率朝向高功率市場延伸便順理成章。

然而，據(jù)集邦化合物半導體觀察，一方面，快充、適配器等消費電子市場不斷成熟，可供廠商發(fā)揮的空間、可分的“蛋糕”持續(xù)縮??；另一方面，在汽車、數(shù)據(jù)中心等高功率應用領域，由于技術可靠性、成本等問題，多數(shù)GaN廠商處于產品研發(fā)、驗證、送樣、項目合作階段，真正落地的案例鮮少，這也側面反映GaN打開高功率市場需更多的技術和時間沉淀。

GaN產業(yè)步入整合期，量到質的改變開始顯現(xiàn)

為了突破高壓大功率市場，不少廠商開始嘗試新結構、新工藝路線，其中包括有望全面解鎖GaN優(yōu)良特性的垂直GaN元件，但這條路并不好走。隨著時間的推移，各家廠商面臨前期大量投入難以兌現(xiàn)的壓力，而持續(xù)創(chuàng)新的研發(fā)投入需求則帶來了資金的壓力，多方面承壓之下，退場者隨之出現(xiàn)。據(jù)集邦化合物半導體不完全統(tǒng)計，今年1-3月，美國垂直GaN器件廠NexGen Power Systems與Odyssey Semiconductor相繼宣布倒閉、破產。

同樣地，GaN頭部廠商也面臨更進一步發(fā)展以及長遠立足的難題，于是有了GaN Systems并入功率半導體大廠英飛凌（Infineon），Transphorm并入全球半導體芯片大廠瑞薩電子（Renesas），Odyssey Semiconductor并入Power Integrations（PI）。

雖然沒有出現(xiàn)產能過?；驉盒詢r格戰(zhàn)等現(xiàn)象，但GaN功率半導體市場顯然也進入了一輪洗牌調整期。從并購、倒閉破產案可見，未來能夠馳騁GaN“沙場”的定是具備過硬綜合競爭力的廠商，這其實對于GaN產業(yè)而言利大于弊，因為優(yōu)勢資源的不斷集中有利于推動技術加快產業(yè)化，實現(xiàn)量產應用。

在供應鏈資源大整合之際，廠商的技術沉淀與項目開發(fā)進展也到了一個新的階段，隨之而來的便是GaN技術逐步從量到質的改變。

據(jù)集邦化合物半導體了解，經過幾年的技術儲備，GaN相關廠商目前在消費電子增量市場、電動汽車、光儲充、數(shù)據(jù)中心等市場都取得了更多實質性的進展，并逐步收獲成果。

以汽車和新能源應用為例，納微半導體（Navitas）2023年針對車載OBC及路邊充電樁場景引入新的GaNSafe技術（配合其SiC技術），截至今年第二季度，納微22kW車載充電機（OBC）方案已有15個客戶項目在推進至評審階段，其預計電動汽車領域將在2025年底獲得首批由GaN技術帶來的收入。

在太陽能/儲能市場，納微此前已打入美國前五大太陽能設備制造商中三家的供應鏈，截至今年第二季度，納微已有6個相關的客戶項目推進至評審階段，預計將于明年在美國實現(xiàn)GaN基微型逆變器的量產。

國內廠商中，鎵未來（GaNext）實現(xiàn)了國產GaN突破光伏微逆市場，其集成型Cascode 技術GaN功率器件設計已用在微型逆變器龍頭廠商的2000W新型逆變器中；氮矽科技也與全球頭部逆變器設計公司及知名制造商建立了戰(zhàn)略合作關系，共同開發(fā)一款基于GaN技術的新一代微型逆變器。

汽車應用方面，氮矽科技今年發(fā)布了一款超高開關頻率（>100MHz）驅動芯片，適用于高速汽車激光雷達系統(tǒng)；同時，該公司正在推進多款100V集成驅動產品的車規(guī)級驗證，這些產品主要適用于車載無線充和DC-DC；鎵未來目前也正在推進產品的車規(guī)級認證，同步與車廠展開相關項目研究；IDM廠商能華微則在推進1200V產品的車規(guī)級認證······

AI數(shù)據(jù)中心、人形機器人等引燃，GaN“上大分”

AI數(shù)據(jù)中心服務器

數(shù)據(jù)中心領域也是近幾年GaN廠商重點耕耘的方向之一，從相關廠商的進展可見，GaN在數(shù)據(jù)中心電源市場的應用已經邁出了一大步，而AI技術的興起為該市場再添了一把火。

在AI生態(tài)中，數(shù)據(jù)中心對高速運算和電力都有著龐大的需求。根據(jù)TrendForce集邦咨詢調查，NVIDIA（英偉達） Blackwell平臺將于2025年正式放量，取代既有的Hopper平臺，成為NVIDIA高端GPU（圖形處理器）主力方案，占整體高端產品近83%。在B200和GB200等追求高效能的AI Server機種，單顆GPU功耗可達1,000W以上。

面對高漲的功率需求，每個數(shù)據(jù)中心機柜的功率規(guī)格將從30-40kW推高至100kW，對于數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)來說挑戰(zhàn)極大，而GaN與液冷技術的結合，將成為提升AI 數(shù)據(jù)中心能效的關鍵。

芯片功耗的大幅上升需要服務器擁有更高的功率密度和效能，GaN能夠降低損耗、提高功率密度，已被視為AI數(shù)據(jù)中心優(yōu)化能源效率的關鍵技術之一，吸引了英飛凌、德州儀器（TI）、納微、英諾賽科、Transphorm、能華微、氮矽科技、鎵未來等大批GaN玩家加入布局陣列。其中，納微和英飛凌均公布了AI數(shù)據(jù)中心電源技術路線圖，表明搶占該市場制高點的決心。

英飛凌AI數(shù)據(jù)中心電源路線圖

英飛凌融合Si、SiC以及GaN的獨特優(yōu)勢，已推出輸出功率為3 kW和3.3 kW的PSU，8 kW PSU預計將于2025年第一季度上市，全新8 kW PSU支持最高輸出功率達300 kW或以上的AI機架。與3 kW PSU的32 W/in3 相比，其效率和功率密度提升至100 W/in3，進一步縮小了系統(tǒng)尺寸并節(jié)省了運營商的成本。

以GaN技術來看，英飛凌的CoolGaN? 解決方案可為PFC拓撲提供超過99%的系統(tǒng)效率。此外，英飛凌收購的GaN Systems則早在2022年就發(fā)布了3.2kW AI服務器電源供應器，并于2023年推出第四代GaN平臺，效率超過鈦金級能效標準，功率密度從100W/in3提升至120W/in3。因此，雙方結合后在GaN領域產生的效應備受看好。

納微去年全新GaNSafe?和Gen-3 Fast碳化硅技術以及納微專用設計中心已設計完成4.5kW CRPS，實現(xiàn)傳統(tǒng)硅解決方案兩倍以上功率密度。在此基礎上，納微7月發(fā)布全新的CRPS185 4.5kW AI數(shù)據(jù)中心服務器電源方案，功率密度達137W/in3，效率超97%。

納微AI數(shù)據(jù)中心電源路線圖

納微透露，3.2kW和4.5kW電源方案已有超過60個數(shù)據(jù)中心客戶項目正在研發(fā)中，預計將在2024-2025年間為納微GaN和SiC的營收帶來數(shù)百萬美元的增長。據(jù)集邦化合物半導體進一步了解，納微預計用于AI數(shù)據(jù)中心電源方案有望于年底實現(xiàn)小批量生產。

面對AI服務器興起創(chuàng)造的商機，GaN廠商顯然加快了步伐。除了英飛凌和納微之外，其他廠商也在通過各自的發(fā)展路線悶聲謀大事，如TI、EPC（宜普電源轉換）、能華微、鎵未來、氮矽科技等。

TI早在2021年便與全球最大的服務器電源供應商臺達（市占率近5成）就數(shù)據(jù)中心服務器電源達成合作，基于其GaN技術和C2000 MCU實時控制解決方案，為數(shù)據(jù)中心開發(fā)設計高效、高功率的企業(yè)用服務器電源供應器（PSU）?；陂L期的合作伙伴關系，雙方在AI服務器電源市場的合作成果將備受期待。

鎵未來已與知名院校達成合作，由其提供理論依據(jù)和技術支持，共同完成 3.5kW 無風扇服務器電源的開發(fā),通過兩相交錯圖騰柱 PFC及 LLC實現(xiàn)高效率和高功率密度48V電源方案。鎵未來指出，AI 服務器與傳統(tǒng)服務器相比具有功率等級高且長時間滿載工作的特性，對于電源的轉換效率要求更高，因此采用GaN器件的圖騰柱PFC拓撲將是最優(yōu)選擇。

產品開發(fā)方面，EPC將在本月底的PCIM Asia展會展示最新一代GaN FET和IC，涵蓋包括AI服務器、機器人等在內的各種實際應用；氮矽科技多款相關產品已送樣國內頭部知名企業(yè)，并完成了相關的可靠性測試；能華微1200V GaN產品也已經送樣知名服務器電源廠，正在進行可靠性評估。

人形機器人

事實上，不止AI數(shù)據(jù)中心服務器，更多新興市場正在為GaN產業(yè)注入活力，如今年發(fā)展一樣如火如荼的人形機器人等電機驅動產業(yè)。

人形機器人的系統(tǒng)主要由傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電機系統(tǒng)以及電池系統(tǒng)四部分構成，而GaN的“用武之地”包括激光雷達系統(tǒng)、電機控制器、DC-DC轉換器及電池BMS。其中，電機驅動扮演關鍵角色。

TrendForce集邦咨詢研究顯示，由于自由度急劇上升，人形機器人對電機驅動器的需求量大幅增加，為了獲得更高的爆發(fā)力，需要配置高功率密度、高效率、高響應的電機驅動器，而GaN能夠滿足這些需求，還可以在熱管理、緊湊設計等方面提高人形機器人的整體性能，優(yōu)化整體設計。

據(jù)悉，西門子、安川電機、Elmo等已經在機器人電機中導入了GaN技術，而GaN產業(yè)鏈也正摩拳擦掌。據(jù)集邦化合物半導體了解，TI、EPC、Transphorm、英諾賽科、納微、能華微等正在推動GaN于電機驅動領域的應用。其中，Transphorm已為安川電機的新型伺服電機提供了GaN FET 產品。

TrendForce集邦咨詢表示，未來的機器人定會超乎想象，而精確、快速和強大的運動能力是其中之關鍵，驅動其運動所需的電機也勢必隨之進步，GaN將因此受益。

綜合當前廠商頻繁的動作來看，AI數(shù)據(jù)中心、人形機器人等新興產業(yè)無疑引燃了GaN市場，相關廠商多年的儲備和積累可望加快變現(xiàn)。譬如，英飛凌預估來自AI電源領域的營收將在2025財年實現(xiàn)同比翻番，同時將在2-3年內突破10億歐元。

GaN功率半導體產業(yè)提速，誰將占據(jù)龍頭寶座？

短期而言，消費電子市場仍將是功率GaN的主舞臺，并且，家電、智能手機等更多消費電子應用正在為GaN提供新的發(fā)展空間。但長期而言，電動汽車、數(shù)據(jù)中心等將成為GaN更重要的增長引擎。

據(jù)TrendForce集邦咨詢最新報告《2024全球GaN Power Device市場分析》顯示，長遠來看，GaN功率半導體市場的主要動力將來自電動汽車、數(shù)據(jù)中心、電機驅動等場景，受此驅動，全球GaN功率元件市場規(guī)模預估從2023年的2.71億美金左右上升至2030年的43.76億美金，年復合年增長率（CAGR）高達49%。其中，非消費類應用的比例預計將從2023年的23%上升至2030年的48%。

足見，電動汽車、數(shù)據(jù)中心、電機驅動等應用動能強勁，GaN功率半導體市場未來可期，這也側面解釋了英特爾（Intel）、臺積電（TSMC）等集成電路賽道的大廠同樣青睞GaN的原因。其中，英特爾去年底就透露已集成CMOS硅晶體管與GaN功率晶體管，用于高度集成的48V設備。

從區(qū)域市場層面觀察，GaN正在吸引更多的戰(zhàn)略投資。以中國香港為例，該地在7月底啟動了首條超高真空GaN外延片中試線，由香港科技園公司與GaN外延技術商麻省光子技術(香港)有限公司聯(lián)合于7月底舉行了啟動儀式，麻省光子技術預計將在香港投資至少2億港元，帶動當?shù)鼗衔锇雽w產業(yè)發(fā)展。

可以預見，未來會有更多玩家和資金涌入GaN功率半導體領域，而市場競爭也將逐步激烈化。然而，市場格局目前撲朔迷離，未來誰能占據(jù)龍頭寶座仍是未知數(shù)。

TrendForce集邦咨詢指出，從產業(yè)發(fā)展進程來看，F(xiàn)abless（無晶圓廠）公司在過去一段時間里表現(xiàn)較為活躍，但隨著產業(yè)不斷整合以及應用市場逐步打開，未來傳統(tǒng)IDM大廠的話語權有望顯著上升，為產業(yè)格局的未來圖景帶來新的重大變數(shù)。

當前，從商業(yè)模式劃分，GaN玩家包括英飛凌、瑞薩（Transphorm）等傳統(tǒng)綜合型的IDM（集成器件制造）大廠，PI、納微、EPC等Fabless設計廠，英諾賽科、能華微等專業(yè)型IDM廠。

在消費電子應用仍占大比重的背景下，英諾賽科占據(jù)較大的市場份額，加上其努力推廣工業(yè)應用，整體市占率位居前列。據(jù)TrendForce集邦咨詢數(shù)據(jù)顯示，2023年GaN功率半導體市占率前五大廠商分別是英諾賽科、PI、納微、EPC、英飛凌。

而數(shù)據(jù)中心、電機驅動、電動汽車、光伏逆變器等更高功率的應用對廠商的集成整合能力以及產業(yè)鏈協(xié)同效應等各方面提出了更高的要求，因此，英飛凌、瑞薩、TI等傳統(tǒng)IDM廠商，以及TI等在這方面的優(yōu)勢將逐步顯現(xiàn)。

據(jù)集邦化合物半導體觀察，作為全球最大的功率半導體以及車用半導體廠商，目前英飛凌正在充分發(fā)揮和融合Si、SiC以及GaN的獨有優(yōu)勢，技術創(chuàng)新與集成能力以及綜合成本優(yōu)勢有望逐步凸顯。Fabless廠商中，納微也在發(fā)揮其在SiC、GaN以及驅動技術的集成能力和協(xié)同優(yōu)勢，筑高自身的競爭壁壘。

而英諾賽科、能華微等專業(yè)型廠商技術專注度高、創(chuàng)新速度快、決策鏈條短、市場靈活性高，能夠以深厚的技術積累，適時調整產品線和業(yè)務戰(zhàn)略，快速響應GaN市場新需求。

綜合而言，不同模式下的廠商實力與水平各有千秋，布局策略和發(fā)展路線也有所不同，目前在新興應用賽道上各方都處于前期起跑蓄力階段，勝負未分。不過，英飛凌、TI等廠商今年明顯向GaN傾注了更多資源，均展現(xiàn)出勇奪龍頭寶座之勢。未來，GaN功率半導體的“天平”將傾向哪一方？答案或許將隨之市場的打開逐步揭曉。（文：集邦化合物半導體 陳佳純）

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