GaN Systems加速氮化镓在汽车市场布局 浅析我国氮化镓行业供需情况

       据媒体报道，全球领先的氮化镓功率晶体管开发商GaN Systems正加速布局汽车市场。根据GaN Systems官网消息，公司将与EPowerlabs公司共同合作，为汽车企业交付一款高密度DC/DC功率转换器——DDC48-1K。据悉，与市场上基于硅的设计相比，这款转换器的功率损耗降低了50%以上，并且尺寸仅为传统转换器的三分之一。此前，GaN Systems刚与宝马汽车签订了6.5亿元合同。11月中旬，GaN Systems完成了1.5亿美元最新一轮融资，将在电动汽车市场上发力，提升其市场份额。

       氮化镓（GaN）是第三代半导体材料，具有禁带宽度高、饱和电子漂移速度高、电子迁移率高、击穿场强高的优点。随着汽车电气化、智能化的发展，电动汽车对高效率、高功率密度的要求也更加严苛。使用氮化镓元器件，能够在减少空间占比的同时，提高功率密度和汽车的续航能力，为用户带来更优的驾驶体验。与硅和SiC功率MOSFET不同，GaN晶体管在其结构中没有固有的体二极管，因此没有反向恢复损耗，关断时间几乎为零，开关损耗相对较小。同时，氮化镓的热处理能力和功率密度较高，使用氮化镓元件能够起到提高功率转换效率、降低电池成本的作用。此外，目前氮化镓的价格约为硅基器件的3倍左右，碳化硅的价格约为硅基器件的10倍左右，因此在成本方面氮化镓更具优势。

       根据观研报告网发布的《2021年中国氮化镓发光二极管产业分析报告-产业供需现状与投资商机研究》，第三代半导体材料行业是我国重点鼓励发展的产业，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性和基础性产业。“十三五”时期以来，国家层面的政府部门发布了多项关于半导体行业、半导体材料行业的支持、引导政策。

2018-2021年我国氮化镓行业国家层面相关政策

资料来源：工信部等部门，观研天下整理

       2020年氮化镓下游应用领域主要包括光电领域、射频领域与电子电力领域，其中，电子电力领域占比仅10%，氮化镓驱动着电力电子行业的发展。

       氮化镓技术逐步成熟，尽管其价格高昂，但在下游行业对对半导体材料性能要求不断提高的背景下，其需求仍在快速增长。在汽车领域应用中，为降低车载逆变器体积、提高性能，大多采用氮化镓和碳化硅的功率器件。

       目前氮化镓在车规领域的应用还处于初级阶段，据统计，2019年我国新能源汽车市场SiC、GaN功率市场规模为5.9亿元，预计未来几年将呈现递进式的增长，到2025年增长至45.9亿元左右。

2020年氮化镓下游应用领域结构

数据来源：公开资料整理

2019-2025年我国新能源汽车市场氮化镓、碳化硅功率市场规模

数据来源：公开资料整理

       从供给端来看，在GaN电力电子方面，我国GaN-on-Si外延片折算6英寸产能约为28万片/年，GaN-on-Si器件/模块折算6英寸产能约为22万片/年。

2019-2020年我国氮化镓电力电子方面产能

资料来源：公开资料整理

       在GaN电力电子产线方面，截至2020年底，我国已有7条GaN-on-Si晶圆制造产线，另有约4条GaN电力电子产线正在建设。其中，我国本土氮化镓芯片生产商是英诺赛科，其生产的是硅基氮化镓芯片。2021年6月，英诺赛科举行8英寸硅基氮化镓芯片量产仪式，成为全球第一家实现8英寸硅基氮化镓芯片量产的企业，随着其产量逐步稳定，我国氮化镓芯片国产化率有望不断提升。全球氮化镓生产企业数量少，我国是全球最大的消费电子生产国，在中美贸易摩擦大背景下，英诺赛科发展前景值得期待。

截至2020年底中国氮化镓晶圆制造电力电子方面产线汇总

资料来源：公开资料整理（TC）

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