根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新報(bào)告《2024全球GaN Power Device市場(chǎng)分析報(bào)告》顯示，隨著英飛凌、德州儀器對(duì)GaN技術(shù)傾注更多資源，功率GaN產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將再次提速。2023年全球GaN功率元件市場(chǎng)規(guī)模約2.71億美元，至2030年有望上升至43.76億美元，CAGR（復(fù)合年增長(zhǎng)率）高達(dá)49%。其中非消費(fèi)類應(yīng)用比例預(yù)計(jì)會(huì)從2023年的23%上升至2030年的48%，汽車、數(shù)據(jù)中心和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)景為核心。
– 01 -AI應(yīng)用普及，GaN有望成為減熱增效的幕后英雄
AI技術(shù)的演進(jìn)，帶動(dòng)算力需求持續(xù)攀升，CPU/GPU的功耗問(wèn)題日益顯著。為了應(yīng)對(duì)更高端的AI運(yùn)算，服務(wù)器電源的效能、功率密度必須進(jìn)一步提高，GaN已成為關(guān)鍵解決技術(shù)之一。臺(tái)達(dá)為全球最大的服務(wù)器電源供應(yīng)商，市占率近5成。觀察其服務(wù)器電源的進(jìn)階過(guò)程，功率密度在過(guò)去10年里由33.7W/in3上升至100.3W/in3，同時(shí)功率等級(jí)來(lái)到了3.2kW甚及5.5kW，而下一代預(yù)計(jì)將達(dá)到8 kW以上。
TrendForce集邦咨詢研究表明，2024年AI服務(wù)器占整體服務(wù)器出貨的比重預(yù)估將達(dá)12.2%，較2023年提升約3.4%，而一般型服務(wù)器出貨量年增率僅有1.9%。
為了搶占商機(jī)，英飛凌與納微半導(dǎo)體均在今年公布了針對(duì)AI數(shù)據(jù)中心的技術(shù)路線圖。英飛凌表示，將液冷技術(shù)與GaN相結(jié)合，在較低結(jié)溫下具有明顯的優(yōu)勢(shì)，為數(shù)據(jù)中心提供了巨大的機(jī)會(huì)，可以最大程度地提高效率，滿足不斷增長(zhǎng)的電力需求，并克服服務(wù)器發(fā)熱量不斷增加所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。
– 02 -電機(jī)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景，GaN高頻特性潛力凸顯
在機(jī)器人等電機(jī)驅(qū)動(dòng)場(chǎng)景，GaN的應(yīng)用潛力逐漸浮現(xiàn)。相對(duì)工業(yè)機(jī)器人，人形機(jī)器人（Humanoid Robot）由于自由度（Degrees of Freedom, DoF）急劇上升，對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的需求量大幅增加。人形機(jī)器人的關(guān)節(jié)模組承擔(dān)了主要的發(fā)力與制動(dòng)任務(wù)，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(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，GaN因此受到市場(chǎng)關(guān)注，特別是在腿部等負(fù)載較高的部位。
德州儀器、EPC（宜普電源轉(zhuǎn)換）持續(xù)推動(dòng)著GaN于電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域的應(yīng)用，并不斷吸引新玩家進(jìn)入。未來(lái)的機(jī)器人定會(huì)超乎想象，而精確、快速和強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)能力是其中之關(guān)鍵，驅(qū)動(dòng)其運(yùn)動(dòng)所需的電機(jī)也勢(shì)必隨之進(jìn)步，GaN將因此受益。
– 03 -GaN為汽車功率電子提供新方案
相對(duì)于SiC在汽車產(chǎn)業(yè)的繁榮景象，GaN汽車應(yīng)用亦不斷吸引著業(yè)界關(guān)注，其中車載充電機(jī)(OBC)被視為最佳突破點(diǎn)。第一個(gè)符合汽車AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的功率GaN產(chǎn)品在2017年由Transphorm（現(xiàn)Renesas-瑞薩電子）發(fā)布，截至目前，已有多家廠商推出豐富的汽車級(jí)產(chǎn)品。
整體而言，雖然GaN進(jìn)入Inverter、OBC等動(dòng)力系統(tǒng)組件還面臨著多個(gè)技術(shù)問(wèn)題，但相信在英飛凌、瑞薩等汽車芯片大廠的持續(xù)投資推動(dòng)下，GaN不久就會(huì)成為汽車功率組件中的關(guān)鍵角色。
– 04 -消費(fèi)電子仍是GaN的主戰(zhàn)場(chǎng)
消費(fèi)電子是功率GaN產(chǎn)業(yè)的主戰(zhàn)場(chǎng)，并由快速充電器迅速延伸至家電、智能手機(jī)等領(lǐng)域。
具體而言，GaN已經(jīng)在低功率的手機(jī)快速充電器中被大規(guī)模采用，下一步GaN將進(jìn)入可靠性要求更為嚴(yán)格的筆電、家電電源。另外，其他蘊(yùn)藏潛力的消費(fèi)場(chǎng)景包括Class-D Audio、Smartphone OVP等。
TrendForce集邦咨詢認(rèn)為，功率GaN產(chǎn)業(yè)正處于關(guān)鍵的突圍時(shí)刻，幾大潛力應(yīng)用同步推動(dòng)著產(chǎn)業(yè)規(guī)模加速成長(zhǎng)。同時(shí)，為了進(jìn)入更為復(fù)雜的大功率、高頻化場(chǎng)景，GaN在可靠性基礎(chǔ)上有望引入新結(jié)構(gòu)、新工藝，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新動(dòng)能。另外，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)程來(lái)看，F(xiàn)abless（無(wú)晶圓廠）公司在過(guò)去一段時(shí)間里表現(xiàn)較為活躍，但隨著產(chǎn)業(yè)不斷整合以及應(yīng)用市場(chǎng)逐步打開(kāi)，未來(lái)將看到傳統(tǒng)IDM（集成器件制造）大廠的話語(yǔ)權(quán)顯著上升，為產(chǎn)業(yè)格局的未來(lái)圖景帶來(lái)新的重大變數(shù)。（文：TrendForce集邦咨詢）
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