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由快充帶火的第三代半導(dǎo)體氮化鎵(GaN)正以非一般的速度向汽車電子領(lǐng)域拓展，盡管距離GaN大規(guī)模上車還為時(shí)尚早，但海內(nèi)外巨頭早已扎堆布局，欲享盡此波新能源紅利。
國(guó)內(nèi)以英諾賽科為代表的GaN器件制造商，正在此條賽道上狂奔。
8月16日，英諾賽科官方宣布，截至2023年8月，公司氮化鎵芯片出貨量成功突破3億顆。相關(guān)產(chǎn)品在消費(fèi)類(快充、手機(jī)、LED)，汽車激光雷達(dá)，數(shù)據(jù)中心，新能源與儲(chǔ)能領(lǐng)域的多個(gè)應(yīng)用中大批量交付。
作為全球第一家開(kāi)啟8英寸硅基氮化鎵量產(chǎn)線的IDM企業(yè)，英諾賽科自2018年5月首款低壓氮化鎵功率器件上市以來(lái)，迄今已經(jīng)成功量產(chǎn)54款高壓氮化鎵芯片(650V-700V)，20款中低壓氮化鎵芯片(30V-150V)，產(chǎn)品涵蓋晶圓、分立器件、合封芯片三大品類。
面向汽車電子市場(chǎng)的爆發(fā)式增長(zhǎng)，英諾賽科同樣是國(guó)內(nèi)最早布局氮化鎵“上車”、第一波“吃螃蟹”的企業(yè)——其布局了電動(dòng)汽車氮化鎵充電系統(tǒng)，提出全氮化鎵車OBC解決方案；2021年通過(guò)IATF 16949車規(guī)級(jí)認(rèn)證，采用英諾賽科氮化鎵的激光雷達(dá)產(chǎn)品已率先應(yīng)用于自動(dòng)駕駛汽車；并且，其還已經(jīng)聯(lián)合國(guó)內(nèi)及韓國(guó)的大型Tier 1廠商共同研發(fā)GaN車用項(xiàng)目。
具體產(chǎn)品進(jìn)度上，2020年，英諾賽科100V低壓GaN成功導(dǎo)入禾賽激光雷達(dá)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，驅(qū)動(dòng)激光器實(shí)現(xiàn)更短時(shí)間內(nèi)的圖像傳輸；2022年5月，英諾賽科40V低壓產(chǎn)品INN040FQ043A被用于首諾信所發(fā)布全球最小的45W/65W PD車充上。
2023年4月，英諾賽科低壓產(chǎn)品從工業(yè)級(jí)應(yīng)用進(jìn)軍到車規(guī)級(jí)應(yīng)用，成功進(jìn)入汽車激光雷達(dá)市場(chǎng)；7月，英諾賽科開(kāi)始將氮化鎵應(yīng)用于新能源光伏發(fā)電領(lǐng)域，進(jìn)一步縮小模塊體積，提高系統(tǒng)效率。
可以預(yù)見(jiàn)的是，氮化鎵應(yīng)用已經(jīng)步入快車道，隨著市場(chǎng)需求的急劇增長(zhǎng)，器件的可靠性與大批量穩(wěn)定供貨成為關(guān)鍵。
據(jù)介紹，憑借先進(jìn)且完善的8英寸硅基氮化鎵研發(fā)和制造平臺(tái)，英諾賽科當(dāng)前產(chǎn)能已達(dá)到每月1.5萬(wàn)片。特別在2023年上半年，基于產(chǎn)品的加持與市場(chǎng)的推力，英諾賽科銷售額比去年同期增長(zhǎng)了500%。
GaN加速掘金汽車電子，巨頭扎堆布局
近年來(lái)，以碳化硅(SiC)、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體，在電動(dòng)汽車中的應(yīng)用進(jìn)展如火如荼，特別是碳化硅。而至于氮化鎵，其禁帶寬度達(dá)到3.4eV，能夠在減小體積和重量的基礎(chǔ)上，有效降低電源系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)損耗，提高工作頻率和功率密度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高性能的升級(jí)。
相較于氮化鎵目前已經(jīng)在手機(jī)快充領(lǐng)域應(yīng)用“游刃有余”，在汽車電子領(lǐng)域，氮化鎵走得要慢很多，而“上車”提速的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)之一，便是在2021年，寶馬與GaN功率半導(dǎo)體全球領(lǐng)導(dǎo)廠商GaN Systems合作的開(kāi)啟。彼時(shí)，雙方簽訂了合作金額達(dá)1億美元的全面產(chǎn)能協(xié)議。
合作先例在前，疊加氮化鎵更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場(chǎng)、更高的熱導(dǎo)率、更高的電子飽和速率、更優(yōu)的抗輻照能力以及總成本優(yōu)勢(shì)，氮化鎵加快“上車”的呼聲一浪高過(guò)一浪。
現(xiàn)階段，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，GaN器件主要占據(jù)400V以下應(yīng)用，在中低端汽車市場(chǎng)具有很大的發(fā)展空間。不過(guò)，如若未來(lái)GaN器件性能能得到大幅改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)，以及價(jià)格達(dá)到進(jìn)一步下探，那么，其在800V以上高壓平臺(tái)的推廣也有望逐步實(shí)現(xiàn)。
值得一提的是，GaN器件也確實(shí)在往高壓應(yīng)用上推進(jìn)研發(fā)。譬如GaNPower向業(yè)界展示過(guò)首款1200V單芯片(E型GaN功率器件)，業(yè)界也預(yù)測(cè)1,200V GaN晶體管將在2025年左右推出。
總體上，氮化鎵在汽車領(lǐng)域的潛力不容小覷，也正在逐漸站到舞臺(tái)的聚光燈下。據(jù)TrendForce集邦咨詢數(shù)據(jù)顯示，全球GaN功率元件市場(chǎng)規(guī)模將從2022年的1.8億美金增長(zhǎng)至2026年的13.3億美金，復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)65%。
如火如荼的發(fā)展態(tài)勢(shì)，放量提價(jià)的市場(chǎng)空間，GaN賽道正迎來(lái)巨頭的扎堆布局與成果展現(xiàn)。除了英諾賽科，比如就在8月3日， GaN Systems便宣布與上海安世博能源科技策略結(jié)盟，欲加速并擴(kuò)大氮化鎵功率半導(dǎo)體在電動(dòng)車應(yīng)用上的發(fā)展。
同日，意法半導(dǎo)體宣布，已開(kāi)始量產(chǎn)能夠簡(jiǎn)化高效功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)的增強(qiáng)模式PowerGaN HEMT(高電子遷移率晶體管)器件，在接下來(lái)的幾個(gè)月里，還將推出新款PowerGaN車規(guī)器件。
而在5月份，歐洲還確立了一項(xiàng)高達(dá)6000萬(wàn)歐元(約合人民幣4.55億元)的氮化鎵(GaN)科研項(xiàng)目，由英飛凌牽頭，并拉上了其45家合作伙伴，旨在建立從功率芯片到模塊的完整供應(yīng)能力。值得注意的是，僅在去年2月，英飛凌就已經(jīng)宣布斥資逾20億歐元，在馬來(lái)西亞居林工廠建造第三個(gè)廠區(qū)用于生產(chǎn)SiC和GaN功率半導(dǎo)體。種種動(dòng)作，足以見(jiàn)得英飛凌對(duì)該賽道的押注與看好。
毫無(wú)疑問(wèn)，行業(yè)巨頭不惜重金接連下場(chǎng)，氮化鎵在未來(lái)汽車、新能源光伏、儲(chǔ)能等多領(lǐng)域的重要性也不言而喻。隨著氮化鎵提速“上車”，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈也正在加速“掘金”，該賽道或有望加速迎來(lái)爆發(fā)。
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