氮化镓的新变局

  跟着新能源轿车的需求添加，商场对碳化硅的注重度逐步进步，而与碳化硅同为宽禁带半导体的氮化镓也相同遭到企业喜爱。

  2024年1月，瑞萨电子收买估值约为3.5亿美元的全球氮化镓（GaN）功率半导体供货商Transphorm。在更早些时候，功率半导体头部企业英飞凌斥资8.3亿美元收买氮化镓企业GaN Systems，企业的种种行动，建立起了氮化镓新一轮的竞赛要地。

  依据氮化镓延伸层所成长的衬底（碳化硅衬底、硅衬底、蓝宝石衬底）不同，氮化镓主要有三大使用范畴。碳化硅衬底+氮化镓外延层可制成射频器材，使用于卫星通信、5G等范畴；硅衬底+氮化镓外延层所制成的功率器材则可使用在工业、新能源轿车以及数据中心傍边；蓝宝石衬底+氮化镓外延层可制成光电器材，被使用于传统LED照明、MiniLED和MicroLED范畴。

  数据显现，在2021年时，氮化镓光电器材商场占有率占比约为65%；其次为射频器材，占比约为30%。而功率器材则受制于其产品可靠性、规划工艺以及后续测验等多个环节的展开情况，再加上验证周期较长，其商场规模仅有约1.3亿美元。可是，功率器材的增速却被产业界所看好，有组织猜测，氮化镓功率器材的商场规模在2028年有望到达20.4亿美元。

  这一情绪的改变或许可以从Cree公司的调整中得以感知。成立于1987年的Cree曾是LED的知名品牌之一，根本的产品有LED芯片和封装器材。2017年，因为公司LED和照明事务部分的赢利下降，担任碳化硅、氮化镓等资料制作事务的Wolfspeed部分增速较高，使得Cree调整公司战略，并于2020年将公司LED事务打包出售给了SMART Global Holding。2021年末，Cree完结了从照明事务到半导体事务的转型，一起正式更名为Wolfspeed，专心于功率器材和资料事务。

  详细到氮化镓器材的使用范畴，新能源轿车也为氮化镓带来不小的增量。猜测多个方面数据显现，2028年，氮化镓功率器材在新能源轿车中的商场规模将达5.04亿美元，年复合增长率将到达110%。

  同为宽禁带半导体，氮化镓的资料特性与碳化硅相似，凭仗更高的击穿电压和开关频率，以及更低的导通电阻和导通损耗，氮化镓和碳化硅渐渐的变成为了轿车中代替传统硅基器材的新式计划。

  在GaN Systems被英飞凌收买之前，该公司曾承受宝马轿车的出资，而且在高功用车载规范的氮化镓功率器材方面签署了全面产能协议。早在PCIM Europe 2020上，GaN Systems首席执行官Jim Witham就介绍了All-GaN（全氮化镓）轿车，以展现氮化镓在轿车里的多种使用场景，到了PCIM Europe 2023，Jim Witham宣告了向轿车品牌Canoo供给氮化镓车载电源（OBC）。宜普电源转化公司首席执行官Alex Lidow表明，氮化镓技能在以下四个方面推进车载体系的展开，分别是：车载信息文娱体系DC-DC转化器、无刷直流（BLDC）轿车电机、自主导航光检测和测距（即激光雷达）以及48V轻混动力（MHEV）轿车。

  一起，氮化镓与碳化硅在新能源轿车上的用处也有所互补。依据英飞凌揭露资料，氮化镓与碳化硅虽然在功用上有附近之处，可是优势范畴有所差异。碳化硅侧重于高压使用，氮化镓则侧重于高频。因而，两种资料的“上车”途径略有不同，碳化硅跟着400V以及800V高压渠道的逐步遍及，其高耐压性为整车动力体系带来的优势得以表现；而氮化镓的高频功用能转化为无线充电的优势，Jim Witham表明，座舱内的无线充电功用答应对多部手机进行高功率、快充，且对手机摆放方位要求不高，充电进程也不受异物搅扰，这些都能提高车主在座舱内的驾驭体会。

  氮化镓正在被更多功率半导体公司注重，其出产制作流程涵盖了衬底、外延层成长、工艺规划、测验等多道工序，因而，对制作链条的补足也成为了许多公司注重的方针。

  据了解，瑞萨电子所收买的Transphorm是少量具有出产氮化镓晶圆才能的公司，而且外延片已经过车规级质量体系认证。比较在碳化硅范畴还需要依靠与Wolfspeed的十年协议获取晶圆，瑞萨电子率先在氮化镓事务补足了晶圆和衬底供给的重要环节。另据Transphorm介绍，其电力电子技能的立异完结了“99%的功率提高、50%功率密度的提高并降低了20%的体系本钱”。

  与瑞萨电子不同，英飞凌具有内部出产氮化镓的才能。GaN Systems归于Fabless形式，专心氮化镓的研发使用与立异，因而，英飞凌收买GaN Systems的侧重点则在于强化工艺规划才能及丰厚产品线。多个方面数据显现，完结收买后，英飞凌在氮化镓功率器材中的商场占有率将从约4%提高至约15%，为全球第四。

  早在2018年，意法半导体与法国CEA Tech部属研究所Leti进行协作，一起研发硅基氮化镓功率器材制作技能，重点是立异功率器材二极管和晶体管的架构。2020年，意法半导体与台积电协作，加快开发氮化镓工艺技能。意法半导体前轿车与离散事业部总裁Marco Monti表明:“（与台积电）协作弥补了咱们与CEA Leti展开的有关功率GaN的现有活动，氮化镓代表了功率电子科技类产品和工艺技能的下一个严重立异。”

  回忆几家企业的收并购与协作事情，有组织估测，未来IDM形式将会成为氮化镓功率器材生态的主导力量——与碳化硅职业相似，具有笔直整合才能、并能保证本身出产链条完整性的企业，会在竞赛中具有更大优势。