GaN市场与公司分析

GaN市场与企业分析

GaN特性及市场应用

氮化镂(GaN、Galliumnitride)是氮和钱的化合物氮化钱的能隙很宽，为电子伏

特。GaN材料具有3倍于Si材料的禁带宽度、10倍于Si的临界击穿电场和倍于Si

的饱和漂移速度,尤其是基于GaN的AlGaN/GaN构造具有更高的电子迁移率，使得

GaN器件具有低导通电阻、高工作频率，能满足下一代电子装备对功率器件更大功率、更

高频率、更小体积和更恶劣高温工作的规定。

相对于石丰器件,GaN在开关速度方面优势和里高的带宽可以实现更高的开关频率，减

小功率级损耗和体积,,同步处理发热问题。GAN功率器件是平面架构，可以把外围驱动

和控制电路集成在一起，这样IC可以做得非常小而成本廉价。但GaN器件需要适合生态

系统(合适驱动器和控制器)，才能发挥GaN的优势，因此GaN的控制器、驱动器和功率

拓扑的应同步发展，才能获得最人的价值。

GaN功率器件构造图

GaN的特性可用于自动驾驶车辆激光雷达驱动器、无线充电、5G基站中的高效功率

放大器、工业电棚区动、并网储能系统的逆变器、配电系统、风力/太阳能逆变器等。GaN

产品可以使功率损耗和电源尺寸几乎减半，这对消费电子适配器非常重要，也是智能手机

和笔记本电脑等移动通信设备强烈需要的。相对于SiC,GaN更合用于中低压/高频领域，

功率GaN技术凭借其高速转换性能,由高压驱动电池和DC-AC工厂自备辅助电源的充

电，以及DC-DCbuck向12V和未来48V电池的转变所带来的未来市场,都为GaN带

来了无限也许。

充电器逆变器通信服务器

由于GaN是基于硅的基础来生长材料，从成本角度比碳化硅更廉价。此外碳化硅更合

用于50千瓦以上更大功率的应用场景，如汽车、火车等,对于成本并不敏感。相对来说

GaN在电动汽车领域会和碳化硅有一定的竞争。50千瓦以上毫无疑问是碳化硅的市场，

从20千瓦到50千瓦之间,碳化硅和氮化铁都可以饰演重要角色，而20千瓦如下则重要

是GaN的市场。碳化硅的热导率m-K高于氮化钱m-K,因此较合用于高功率应用。

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(Source:PowerGaN2017:Epitaxy,Devices,Appbcagcs,andTechnologyTtends2017fepert,

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GaN基功率半导体市场将飞速增长，这种形势已吸引许多企业进入这个市场。根据报

道，EPC、GaN系统、英飞凌、松下和Transphorm已经开始出货这种器件。此外,Dialog、

恩智浦、安森美半导体、TI等企业正在开发GaN基功率半导体器件目前基于GaN的

功率开关器件重要包括AIGaN/GaNHEMT(HFET1GaN基MOSFET和MIS-HEMT

等构造。其中，AlGaN/GaNHEMT具有工艺简朴、技术成熟、优良的正向导通特性和

高的工作频率等长处，成为GaN功率开关器件中最受关注的构造。目前基于6英寸硅基

GaN平台,IR企业和EPC企业分别推出了30V和100V/200V的GaN场效应电力

电子器件，600V-900VGdN器彳牛在近期也将推向市场。

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已应用GaN功率器件的产品

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G6B650V

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450V

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各厂商GaN器件不一样类型及工艺

产业链：

衬底材料：住友电工（Sumitomo）日立电线、古河机械金属和三菱化学等日我司

已可以发售原则2-3英寸HVPE制备的GaN衬底，具有4英寸衬底（位错密度106cm-

2）的小批量供应能力。日本信越、富士电机?口台湾汉晶等在衬顺口外延体现突出。

外延材料：美国Nitronex,德国Azzuro和日本企业开始提供6英寸制备600V以上

电力电子器件的Si上GaN外延材料，IQE、Epiworks

IDM企业：TI、松下、Onsemi、英飞凌、恩智浦、ST、

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Fabless:NavitasxDialog.GaNSystems.Powerex.SkyworksEPCTransphormx

IR、Exagan

Fundry:TSMC、三星、东芝、X-FAB、世界先进、稳懋半导体、Wolfspeed.UMS

(UniledMonolithicSemiconductors

封装：Amkor、日月光、硅品、长电

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(Source:PowerGaN2017:Epitaxy,Devices,Application^,andTechnologyTrends2017report.

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GaN产业链企业

GaN功率电源细分市场

1.无线充电

苹果和Starbucks,开始提供无线充电处理方案。此外，从开始，EPC与中国台湾地

区的JJPIus企业共同加速无线充电市场的增长。

2.服务器电源

数据中心正在以惊人的速度接纳GaN处理方案疟在对电源带来一种114%的CGAR。

既有来自美国德州仪器企业和EPC企业为数据中心提供的处理方案将推进市场，包括一种

DC/DC转换器和电压载荷点，可以在单芯片中将电压从48V降为。

3.汽车电子

GaN需要迅速在电动/混动汽车市场获得采纳，由于碳化硅(SiC)mosFET已经在重要

的转换器中替代硅IGBT。但对于48V电池的DC/DC转换器的未来市场仍然也许是GaN

的，由于GaN所具有的高速开关能力。某些重要的生产商，如Transphorm已经获取了

汽车的资质，这将有助于加速GaN在电动/混动汽车中的应用。Transphorm企业等市场

重要厂商已经获得了汽车应用产品认证，这将使EV/HEV（电动汽车/混合动力汽车）领域

的GaN应用最终获得放量。第一种符合汽车AEC-Q101规范的GaN晶体管在由

Transphorm公布,Transphorm企业一直专注于将高压（HV）GaNFET（场效应晶体管）

推向市场。致力于为电力电子市场（数据中心服务器、PV转换器、感应/伺服电机、工业

及汽车等商业供电市场）设计、制造和销售业内顶级品质和可靠性的GaN技术产品。，

Transphorm企业推出了业内唯一通过JEDEC认证的GaN器件。3月，我们又继续弓I领

产业，推出了市场上仅有的一款通过AEC-Q101认证的650V车用GaN器件。

4.电源适配器

合用于笔记本和智能手机的AC/DC功率适配器同样也可采用GaN功率集成电路处理

方案，可以深入减少系统的尺寸和成本。美国的Navitas半导体和Innergie等厂商已经交

付了基于GaN的65W适配器。USBPD是在一条线缆中同步支持高达100W电力传播

和数据通信的协议规范。假如在USBType-C端口中实现了USBPD,它就能西寺USB

PD规范中定义的100W功率（20V5A%

NAVITAS是世界上唯一一家将Driver和IC高度集成到PowerIC的企业。纳微

（Navitas）半导体宣布推出世界上最小的65WUSB-PD（Type-C）电源适配器参照设计。

这高频及高效的AIIGaN功率IC,可缩小变压器、滤波器和散热器的尺寸、减轻重量和减

少成本。相比既有的基于硅类功率器件的设计，需要98-115CC（或6-7in3厢重量达300g,

基于AIIGaN功率IC的65W新设计体积仅为45cc（或in3）,而重量仅为60g。用GaN

功率IC设计的65W参照设计NVE028A采用有源钳位反激（ACF）拓扑构造的，开关速

度比经典的转换器设计快了3至4倍，损耗减少40%,从而实现更小的尺寸和更低的成

本。该设计完全符合欧盟CoCTier2及美国能源部6级（DoEVI）所规范的能效原则，更

在满负载下实现超过94%的最高尖峰效率。

国内厂商

大瞌GaN电力电子和射资j器件产亚链

■件、模块

电力电孑

苏川的擅

东莞中嫁晶湖半导体

涓父欠电率

江苏能华

不河断电源

生止¥身体

光伏逆变诠

奂谭爽科三安集血江善能华

欧燃中心

大连芯凝海威华W

卅*射频

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苏州能讯.'⑶注军工

衬底环节

国内GaN衬底生产企业重要包括苏州纳维和东莞中钱。

1、苏州纳维

苏州纳维科技有限企业成立于5月，企业以中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究

所为技术依托，专注于从事氮化钱衬底晶片及有关设备的研发和产业化，提供各类氮化钱

材料，目前企业拥有关键技术专利近三十项，是中国首家氮化钱衬底晶片供应商。

2、东莞中徐

东莞市中钱半导体科技有限企业成立于，总部位于广东省东莞市，拥有17000多平方

米的厂房和办公区，是国内领先的专业从事第三代半导体材料研发和制造的高新技术企业。

中钱企业发明性地采用MOCVD技术、激光剥离技术、HVPE技术相结合的措施，开发出

系列氮化锈衬底产品。企业主营产品有：GaN基衬底材料，包括自支撑GaN衬底，

GaN/AI2O3复合衬底等；生产上述产品的设备，包括激光剥离设备、HVPE设备等。

外延环节

电力电子应用领域大陆GaN外延企业重要包括晶湛半导体、江苏能华、华功半导体、

英诺赛科和大连芯冠。

射频应用领域，大陆GaN外延企业重要包括晶湛半导体和苏州能讯。

上述企业中，晶湛半导体是专业的GaN外延代工企业，其他企业为IDM模式的GaN

器件生产企业。苏州晶湛半导体有限企业成立于3月，坐落于江苏省苏州，业园区纳米城。

企业致力于为微波射频和电力电子器件应用领域提供高品质氮化钱外延材料，产品包拈Si

基、蓝宝石基和Sic基氮化钱外延片。

器件、模组环节

目前，GaN器件的生产已经开始出现分工，但目前仍以IDM模式为主。

水平分工层面，GaN器件的生产分为芯片设计、芯片制造和封装测试环节。国内芯片

设计企业包括安谱隆半导体、海思和中兴微电子等，代工企业包括三安集成和海威华芯。

电力电子应用领域,国内GaN器件和模组IDM生产企业重要包括江苏能华、华功半

导体、英诺赛科和大连芯冠。

射频应用领域，目前大陆GaN器件和模组IDM生产企业是苏州能讯。

1、安谱隆半导体

5月，建广资产以18亿美元收购NXP旗下的RFPower部门成立安港隆半导体，重

要业务包括LDMOS、SiC基GaN功率放大器等射频器件的设计。企业总部位于荷兰奈梅

根，安谱隆半导体落户合肥高新区。安谱隆半导体（合肥）有限企业作为荷兰Ampleon企

业在中国区的研发和销售中心,致力于在射频技术等领域的创新和研发。

2、三安集成

三安集成注册成立于，目前在第三代半导体领域定位做代工服务。企业成功收购瑞典

SiC衬底和外延生产企业Norstel,并与美国代工企业GCS设置合资企业三安环宇，三安

持股51%。

3、海威华芯

,四川海特高新技术股份有限企业收购中电科29所旗下成都嘉石科技，控股53%,

成立海威华芯。4月