根據(jù)韓國媒體 BusinessKorea 報導，三星電子即將進軍氮化鎵 （GaN）市場，目的是為了滿足汽車領域對功率半導體的需求。
報導引用知情人士的說法指出，三星電子近期在韓國、美國舉辦的“2023三星晶圓代工論壇”活動宣布，將在2025年起，為消費級、資料中心和汽車應用提供8寸氮化鎵晶圓代工服務。
據(jù)悉，氮化鎵因具備寬禁帶、高頻率、低損耗、抗輻射強等優(yōu)勢，可以滿足各種應用場景對高效率、低能耗、高性價比的要求。當前，氮化鎵的應用已經不再局限于快充等消費電子市場，而是向數(shù)據(jù)中心、可再生能源甚至新能源汽車市場持續(xù)推進。
據(jù)TrendForce集邦咨詢《2023 GaN功率半導體市場分析報告 – Part1》顯示，到2026年，全球GaN功率元件市場規(guī)模將從2022年的1.8億美金成長到13.3億美金，復合增長率高達65%。
面對強大的市場需求，眾多半導體廠商開始擴充生產線，布局氮化鎵市場。
國際廠商方面：
英飛凌已經宣布8.3億美元收購GaN Systems，并斥資20億歐元對碳化硅和氮化鎵進行擴產；DB Hi-Tech的目標是在2024年完成氮化鎵產品的開發(fā)，2025年開始商業(yè)化生產；BelGaN通過收購Onsemi位于比利時的6英寸晶圓廠，計劃將其改造成氮化鎵代工廠…
國內企業(yè)方面：
三安光電、華潤微、英諾賽科、賽微電子、珠海鎵未來等廠商也在馬不停蹄地加速布局氮化鎵并推進產品落地和商用。
圖片來源：拍信網(wǎng)正版圖庫
低調卻“吸金”
雖然沒有碳化硅那么火爆，但氮化鎵的吸金程度也毫不遜色。據(jù)筆者不完全統(tǒng)計，除了國外的ST、英飛凌和PI等企業(yè)一馬當先以外，國內的英諾賽科和納微也發(fā)展迅猛，到這也擋不住氮化鎵的發(fā)展浪潮。
據(jù)不完全統(tǒng)計，2021年國內超9家氮化鎵相關企業(yè)獲得了超12輪的融資，其中禹創(chuàng)半導體、鎵未來、能華微電子等3家企業(yè)都完成了2輪融資，從透露的投資額來看，芯元基完成了逾億元B輪；南芯半導體完成了近3億元D輪融資；能華微電子則是完成了數(shù)億元C輪。此外，2021年封測巨頭晶方科技入局氮化鎵，投資了以色列VisIC Technologies Ltd．，環(huán)旭電子也宣布投資氮化鎵系統(tǒng)有限公司，加碼功率電子戰(zhàn)略。
吸金能力的背后，是氮化鎵強大的潛力。同為第三代半導體材料，氮化鎵時常被人用來與碳化硅作比較，雖然沒有碳化硅發(fā)展的時間久，但氮化鎵依舊憑借著禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導率大、飽和電子漂移速度高和抗輻射能力強等特點展現(xiàn)了它的優(yōu)越性。據(jù)Yole Developpement發(fā)布的GaN Power 2021報告預期，到2026年GaN功率市場規(guī)模預計會達到11億美元。
說到GaN功率器件，當前人們的第一反應可能就是快充。從小米開局到蘋果入局，氮化鎵快充市場爆點不斷。2021年10月，蘋果推出了旗下首款氮化鎵技術充電器，并在全球范圍內率先支持USB PD3.1快充標準，一舉刷新了USB PD充電器單口輸出最高功率，達到140W。相比傳統(tǒng)硅器件，氮化鎵快充能夠顯著提升充電速度，并降低系統(tǒng)待機狀態(tài)的電量消耗，在這個萬事都離不開手機的時代，完美地滿足了人們“充電2分鐘，通話兩小時”的需求。當然，除了手機以外，平板、游戲機等也將追求輕量化，這也給氮化鎵快充帶來了不小的市場。
但需要注意的是，氮化鎵的應用領域遠不止消費電子領域。據(jù)普華有策統(tǒng)計，氮化鎵通常用于微波射頻、電力電子和光電子三大領域，微波射頻方向包含了 5G 通信、雷達預警、衛(wèi)星通訊等；電力電子方向包括了智能電網(wǎng)、高速軌道交通、新能源汽車、消費電子等；光電子方向則包括了 LED、激光器、光電探測器等。
而其中，5G 通信與新能源汽車也將成為氮化鎵未來重點投入的方向。隨著汽車電動化、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)市場的不斷增長，在小尺寸封裝強大性能的加持下，GaN再次成為關注的焦點。在5G通信領域，GaN可以縮小 5G 天線的尺寸和重量，又能滿足嚴格的熱規(guī)范，所以適合毫米波領域所需的高頻和寬帶寬。在目前正熱的汽車電子市場，氮化鎵也可以將汽車的車載充電器（OBC）、DC-DC轉換器做得更小更輕，從而有空間放入更多的鋰電池，提升整車續(xù)航里程。
Yole更是預測，從2022年開始預計氮化鎵以小量滲透到OBC和DC-DC轉換器等應用中。因此到2026年，汽車和移動市場價值將超過1.55億美元，年復合成長率達185%。
產業(yè)鏈格局
上游主要包括襯底與外延片的制備。襯底的選擇對于器件性能起關鍵作用，襯底也占據(jù)了大部分成本，因而襯底是GaN器件降低成本的突破口。
襯底
目前市場上GaN晶體管主流的襯底材料為藍寶石、SiC和Si，GaN襯底由于工藝、成本問題尚未得到大規(guī)模商用。藍寶石襯底一般用于制造藍光LED，通常采用MOCVD法外延生長GaN。
GaN襯底目前仍然以2-4英寸為主，外延片6英寸開始商用，8英寸已試制成功。材料尺寸的增加將帶來更大產能和更低成本。
市場格局方面來看，海外主要廠商包括日本住友電工、日本三菱化學、日本住友化學等，三家日本廠商合計占比超過85%。
國內目前實現(xiàn)GaN襯底產業(yè)化的企業(yè)主要有蘇州納維、中鎵半導等公司。其中，蘇州納維目前已可以實現(xiàn)2英寸GaN單晶的量產，并完成了4英寸和6英寸GaN單晶襯底關鍵技術的研發(fā)。中鎵半導已建成國內首家專業(yè)的氮化鎵襯底材料生產線，可制備出厚度達1100微米的自支撐GaN襯底，并能夠穩(wěn)定生產。
外延
由于制備GaN 的單晶材料無法從自然界中直接獲取所以GaN的主要制備方法是在藍寶石、SiC、Si 等異質襯底上進行外延。GaN自支撐襯底在激光器上的應用可獲得更高的發(fā)光效率品質。
國內目前布局GaN外延的企業(yè)主要有蘇州晶湛、聚能晶源等公司。
其中，蘇州晶湛擬投資2.8億元進行氮化鎵外延片異地擴建項目，預計2023年建成投產，可實現(xiàn)年產氮化鎵外延片24萬片，同時擬投資1000萬元進行原廠擴產，建成后，預計年新增氮化鎵外延片1萬片，其中6英寸和8英寸氮化鎵外延片年產能分別新增5000片。
聚能晶源已掌握業(yè)界領先的8英寸GaN-on-Si、6英寸GaN-on-SiC外延技術，可以為客戶提供符合業(yè)界標準的高性能GaN外延晶圓產品。
器件
氮化鎵是目前能同時實現(xiàn)高頻、高效、大功率的代表性器件，在5G基站、新能源充電樁等新基建代表中均有所應用。
氮化鎵器件可實現(xiàn)高效電能轉換，助力實現(xiàn)光伏、風電、特高壓輸電、新能源汽車等諸多領域的高效電能轉換，推動綠色低碳發(fā)展。
氮化鎵器件主要包括分立器件和集成和系統(tǒng)級芯片集成器件。
分立器件主要包括增強模式(E-Mode) GaN晶體管和耗盡模式(D-Mode) GaN晶體管。
當GaN功率器件（GaNFET）替代MOSFET用于快充器件，快充器件可以充分發(fā)揮出GaN器件的開關頻率高、能量密度高、能量轉化效率高等特點，對于終端消費者來說是更高效率、更小體積、更低發(fā)熱、更方便攜帶的充電設備。
集成和系統(tǒng)級芯片集成指的是由各種功能性集成塊組成的具有一定功能的器件。其體積較小，已被廣泛地應用于各種電子行業(yè)。
GaN射頻器件市場格局方面來看，呈現(xiàn)三足鼎立的競爭格局，日本住友、Wolfspeed、Qorvo為主要玩家，市場CR3>80%。日本住友、Wolfspeed與Qorvo分別占據(jù)40%、24%與20%的市場份額。其中，Wolfspeed前身Cree于2018年收購了英飛凌的RF部門，成為了全球GaN射頻器件的主要提供商之一。
在GaN器件各環(huán)節(jié)布局的部分代表廠商包括三安光電、華潤微電子、士蘭微、英諾賽科、芯冠科技、長電科技、海特高新、東科半導體、晶湛半導體等。
國內GaN器件Fabless設計廠商主要有華為海思、安譜隆等公司。IDM/制造：國內GaN器件IDM廠商主要有蘇州能訊、英諾賽科、江蘇能華、大連芯冠科技等公司；同時海威華芯和三安集成可提供GaN 器件代工服務。
國內GaN動態(tài)：6大項目開工/投產
百思特達半導體GaN外延片項目試生產
近日，據(jù)盤錦日報消息，遼寧百思特達半導體旗下氮化鎵項目獲得新進展——2英寸&4英寸外延片處于試生產和產品認證階段，正式投產后，可實現(xiàn)月生產2500片的產能。
據(jù)介紹，百思特達是2019年興隆臺區(qū)和盤錦高新區(qū)共同引進的高新技術產業(yè)項目，該公司主要研發(fā)生產氮化鎵晶圓及氮化鎵基芯片系列產品。
2019年11月，百思特達氮化鎵項目正式開工建設，該項目占地125畝，總投資15億元，其中一期投資3億元；去年5月，項目一期正式建成，預計增加10條氮化鎵外延生產線，實現(xiàn)年產10萬片氮化鎵外延片和10億顆氮化鎵芯片的產能提升
博康建GaN項目，年產能為3000片
3月6日，“嘉興城南”官微發(fā)文稱，博康(嘉興)半導體總投資約6億元的氮化鎵射頻功率芯片先導線項目正式開工，該項目占地面積46667平方米，其中一期用地約33200平方米。
公開資料顯示，博康（嘉興）半導體成立于2022年10月，公司主營業(yè)務包括半導體分立器件制造、銷售及服務等。
而且，3月3日，嘉興市公共資源交易中心發(fā)布招標公告稱，博康（嘉興）半導體年產3000片氮化鎵射頻功率芯片先導線項目設計對外采購施工總承包，招標估算價約為1.9億元。
根據(jù)公告，博康的氮化鎵項目位于浙江嘉興經開區(qū)，總工期歷時一年左右，將新建工業(yè)廠房30543平米，并引進光刻機、磁控濺射機等設備約100臺套用于生產國內技術領先的通信用氮化鎵射頻芯片先導線，預計年產能將為3000片。
東科半導體超高頻氮化鎵電源管理芯片項目預計4月底投產
據(jù)北青網(wǎng)消息，2月16日，東科半導體表示，旗下總投資5.5億元的“超高頻氮化鎵電源管理芯片項目”已竣工，正在進行廠房裝修和生產線調試，預計4月底投產。
公開資料顯示，該項目項目占地52畝，新建廠房5.1萬平米，主要從事氮化鎵超高頻AC/DC電源管理芯片、氮化鎵應用模組封裝線的研發(fā)、生產和銷售。
仙羋智造新型智能功率模組(IPM)研發(fā)生產基地項目開工
今年1月上旬，合肥仙羋智造科技有限公司（）仙羋智造新型智能功率模組(IPM)研發(fā)生產基地項目正式開工。該項目總投資5億元，建成后可實現(xiàn)年產3000萬顆工業(yè)級IPM產品、1000萬顆汽車級IPM產品、1000萬顆氮化鎵芯片封裝產能，預計全部投產后年銷售收入可達12億元。
此前消息顯示，該項目于2022年6月簽約落戶安徽蚌埠傳感谷。目前，廠房外部墻面改造已完成，開始裝修廠房和設備入場。
中國電科射頻集成電路產業(yè)化項目建成完工
據(jù)中鐵建工集團公眾號消息，1月10日，中鐵建工集團旗下“中國電科射頻集成電路產業(yè)化項目”已經建成完工，該項目總投資超過30億元。
項目建成后將形成年均5億只射頻集成電路，6萬片4～6英寸氮化鎵射頻功率器件，1000萬只射頻模塊的設計、生產、測試能力。
格晶半導體第三代半導體產業(yè)化項目落地江西上饒 總投資25億元
據(jù)格晶半導體官方消息，1月5日，江西上饒市萬年縣與上海格晶半導體有限公司舉行合作簽約儀式。
此次簽約的第三代半導體產業(yè)化項目總投資達25億元，項目投產后可實現(xiàn)年產5萬片8寸GAN功率器件，成為江西省第一家中國第二家量產氮化鎵車載功率器件的晶圓廠。（文：凌昱微科技）
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