（原标题：GaN，新拐点?）

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这一次是氮化镓。

看成第三代半导体材料的典型代表，在往常多年的发展历程中，氮化镓似乎一直齐被碳化硅稳压一头。而此次，氮化镓率先杀青12英寸晶圆量产的音信传来，备受行业注重。

GaN，迎来技能拐点

英飞凌率先推出人人首款12英寸GaN晶圆

近日，英飞凌晓示已得手开荒出人人首款12英寸（300mm）功率氮化镓（GaN）晶圆。

看成人人首家在现存可扩展的无数目出产环境中掌捏这一冲破性技能的公司，英飞凌这一冲破将极地面推动氮化镓功率半导体阛阓的发展。

12英寸晶圆与8英寸晶圆比拟，每片能多出产2.3倍数目的芯片，技能和成果显耀普及。

英飞凌暗示，12英寸氮化镓技能的一大上风是不错运用现存的12英寸硅晶圆制造诞生，这是因为氮化镓和硅的制造工艺相等通常。英飞凌现存的大范畴12英寸硅晶圆出产线是试点可靠氮化镓技能的理念念采选，有益于加速推论速率并有用运用资金。

全面范畴化量产12英寸氮化镓出产将有助于氮化镓在导通电阻水平上与硅的成本平价，这意味着同类硅和氮化镓家具的成本持平。

信越化学推出QST衬底，GaN新冲破

就在英飞凌晓示12英寸GaN晶圆前几天，信越化学晓示杀青了GaN专用助长衬底300mm QST衬底，并运转发货样品。

据悉，QST衬底是好意思国Qromis公司开荒的有意用于GaN助长的复合材料衬底，信越化学于2019年赢得许可。到当今为止，信越化学曾经销售了直径150mm和200mm的QST衬底，以及QST外延衬底上的GaN。如今得手开荒出300mm QST基板，在扩大150mm和200mm QST基板步骤的同期，还将悉力于300mm QST基板的量产。

从GaN出产上看，尽管GaN器件制造商不错使用现存的Si出产线来出产GaN，但由于穷乏符合GaN助长的大直径基板，因此无法从加多材料直径中获益。

300mmQST衬底的一项过错冲破在于具有与GaN疏浚的热彭胀所有这个词，克服了GaN与常常用于制造GaN功率器件的Si晶圆之间的巨大热彭胀所有这个词(CTE)失配问题。这使得可除外延助长厚度为300mm的高质料GaN，而不会出现“翘曲”或“裂纹”。

当今，有客户曾经运转使用QST衬底和QST外延衬底上的GaN开荒功率器件、高频器件和LED，并已参预数据中心电源的开荒阶段。

此外，人人还有英特尔、晶湛半导体、 IVWorks等多家企业曾经晓示杀青了12英寸GaN冲破，在器件、外延、出产步骤等方面杀青技能冲破。

GaN阛阓，赶紧拓围

氮化镓，看成第三代半导体材料的杰出人物，骨子上早已在LED照明和激光闪现等闪现技能畛域占据进攻地位。频年来，凭借其超卓的击穿电场、热导率、电子饱和率和耐放射性等性情，氮化镓在半导体功率器件畛域的应用远景愈发受到行业关注。

凭借上述性情上风，氮化镓技能在智能诞生快充畛域率先得到粗造应用。

早在2014年，天下上最早的氮化镓充电芯片出现。十年来，氮化镓充电器已逐步成为更多东说念主的采选。

凭据英诺赛科招股书闪现，氮化镓功率半导体阛阓将杀青指数级增长，从2024年的32.28亿元东说念主民币增长至2028年的501.42亿元东说念主民币，预测复合年增长率达到98.5%。特殊是在消费电子畛域，氮化镓功率半导体阛阓的增长预期尤为显耀，预测从2024年的24.66亿元东说念主民币增长至2028年的211.33亿元东说念主民币，复合年增长率为71.1%。

人人氮化镓功率半导体阛阓范畴

（辛劳起头：英诺赛科招股书）

在主导消费电子快充阛阓之后，氮化镓功率器件在数据中心、汽车和储能畛域曾经经渐渐运转渗入，迎来阛阓的拐点与转型。

GaN，上车进展？

跟着新能源汽车和自动驾驶技能的发展，对高着力、高密度的功率电子器件的需求日益增长。GaN看成一种新兴的半导体材料，因其优异的电子性情和潜在的系统成本上风，在汽车阛阓中展现出巨大的买卖后劲。

最初，GaN功率器件不错用于电动汽车的功率电子变流器中，举例充电器和退换器。汽车行业热衷于将GaN电源IC用于逆变器模块，因为它比SiC更低廉，也热衷于将GaN电源IC用于车载电板充电器(OBC)和从电板到车辆中不同应用的多样DC-DC退换。

与传统的硅器件比拟，GaN器件不错杀青更紧凑的想象和更高的功率密度，这关于电动汽车来说意味着更轻量化的能源系统和更高的能效。

除了在能源系统中的应用，GaN在汽车激光雷达畛域也展现出巨大的后劲。激光雷达是自动驾驶技能的过错构成部分，GaN器件的高成果和紧凑尺寸使其成为激光雷达系统的理念念采选。

与早期激光雷达家具比拟，GaN器件的开关速率大幅普及，脉冲宽度放松至正本的1/5。接收窄脉冲、大峰值电流、高功率的氮化镓不错为激光雷达提供更优厚的性能复旧。

同期，GaN技能也不错应用于电动汽车充电桩中，用于提供高效、高功率密度的电能退换。GaN功率器件不错杀青充电桩的袖珍化想象和高成果的电能传输，从而普及充电成果和用户体验。

在车载充电器、DC/DC退换器以及车载激光雷达等畛域的应用“渐入佳境”之后，氮化镓能否上到新能源汽车的主逆变器之中呢？

凭据考虑机构的统计，一辆新能源汽车当中氮化镓器件的总潜在阛阓（TAM）跨越250好意思元，其中车载充电器近50好意思元，DC/DC退换器约15亿好意思元，而主驱动应用接近200好意思元。若是八成有所冲破，氮化镓将赢得更大的发展空间。

在2019东京车展上，丰田汽车曾展出一款与他方共同研发的all-GaN意见车。据先容，该款车配装使用氮化镓元器件的高效逆变器，能使二氧化碳减排至少20%。

当今，一些厂商在悉力于开荒用于汽车主逆变器的氮化镓功率元件，不外氮化镓的汽车应用当今照旧处于一个早期的阶段，预测到2025年独揽，会小批量地渗入到低功率的OBC和DC-DC中，再远到2030年，OEM或探究将氮化镓引入到逆变器。

GaN技能在汽车和电动交通畛域中有着巨大的应用潜能，但咱们也应当留意到一些挑战。举例如安在高压高功率水平上提高氮化镓的技能锻真金不怕火度，如何裁汰家具成本以杀青大范畴买卖化，车规级认证等。

GaN功率器件在新能源汽车畛域的应用或将有一个较长的历程，并不会一蹴而就。只须将氮化镓器件性能作念得足够好，成本足够低，才有可能形成较强的竞争力，在汽车端形成一股新势力。

数据中心，GaN陆续深耕

数据中心畛域亦然近几年GaN厂商重心栽植的场所之一。从有关厂商的进展可见，GaN在数据中心电源阛阓的应用曾经迈出了一大步，而AI技能的兴起为该阛阓再添了一把火。

因为伴跟着AI的欢叫发展，依托传统职责负载量所贪图的数据中心基础构架正面对巨大压力，对电力的需求也高速增长。

2015–2030年数据中心预测用电量

（图源：IEA）

据数据闪现，2023年数据中心的耗电量达到500TWhr，相等于人人能耗的2%，而这个数字还在握住攀升，预测到2030年数据中心的耗电量将占到人人能耗的7%。因此，依靠现时数据中心所接收的电力退换及分派技能，已难以知足来自云筹算及机器学习的运算需求，面对更雄壮能源的生成式AI应用，数据中心运营商正急迫地寻找更动电力科罚有策划。

频年来，快速发展的GaN功率半导体曾经成为数据中心优化能源成果的过错技能之一，劝诱了无数GaN玩家加入布局阵列。

GaN器件为电源诞生带来更高的成果水准，成果提高代表能源损耗减少，诞生也能减少过真贵形。举例，在典型数据中心构架中，基于GaN想象的电源供应器每年可为每10个机架加多300万好意思元的营收，减少100公吨的二氧化碳排放量，省下13000好意思元的运营开销。当生成式AI对电力需求陆续攀升、且每机架的功率密度普及至2-3倍时，这些GaN所带来的上风将更显耀。

此外，由于传统的硅基电源管束系统成果较低，常常需要多量的冷却诞生来保持系统的踏实运行，这就进一步推高了数据中心的运营成本。而GaN功率元件则通过其高着力和低损耗的性情，大大裁汰了电源管束系统的能耗，同期减少了冷却诞生的需求，从而杀青了双重节能。

一个典型的例子等于谷歌的数据中心。谷歌一直悉力于提高数据中心的能效，以应酬其人人范围内雄壮的数据处理需求。凭据公开辛劳闪现，谷歌曾经在其部分数据中心中接收了GaN技能，这使得其电源成果提高了5%-10%，这看似不大的普及，不错为谷歌每年从简数百万好意思元的电力成本。同期，这种技能的引入还减少了谷歌数据中心对冷却系统的依赖，进一步裁汰了运营成本。

凭据TrendForce数据预测，到2030年人人GaN功率元件阛阓范畴有望增长至43.76亿好意思元，其中非消费类应用的比例将显耀普及至48%。这意味着像谷歌、亚马逊这么的科技巨头将在畴昔数年内多量接收GaN技能，以应酬日益增长的能耗挑战。

GaN技能正在以其高着力、低损耗的性情，渐渐转换人人数据中心的运营模式。跟着阛阓需求的握住加多，GaN技能将在畴昔几年内得到愈加粗造的应用，成为数据中心高着力和低成本运营的进攻推能源。通过裁汰电力销耗和减少冷却需求，GaN技能不仅为企业从简了可不雅的运营成本，还为人人节能减排作出了进攻孝敬。

可是，需要留意的是，天然氮化镓在多个畛域齐展现出了其应用后劲，但要杀青其在数据中心的无数目使用，还需要克服一些技能挑战和进行多量的实践考据。此外，成本要素亦然需要探究的，当今氮化镓的出产成本相对较高，这可能终端了其在大范畴应用中的普及速率。

储能阛阓，GaN逐步渗入

GaN技能握住地优化，向高压大功率应用的蔓延，彰着会带来更大的阛阓空间。

如今，百行万企齐在追求“成果”、“能效”，更高的成果意味着更高的功率密度，与此同期，畴昔东说念主们对电力资源的依赖性将大幅高潮，销耗量也将随之增长。因此，发展高成果的功率开关器件，裁汰电能在产生、传输等各本事的损耗，是社会经济向节能、环保、绿色发展滚动的势必趋势。

在双碳条目下，新能源如风能、光伏等应用成为绿色发展的过错，但由于天然资源的不细则性，在新能源的存储和运用历程中，需要储能系统进行波峰和波谷的调配，从而改善系统波动性和不细则性。氮化镓看成半导体畛域的明星材料，具备更高频率、更低损耗的上风，八成更好地普及退换成果和能源运用成果，在储能畛域饰演着越来越进攻的变装。

其中，太阳能微型逆变器亦然GaN高压大功率应用的一个主张阛阓。

在散布式电网装配中，为每个寂寞的太阳能电板板成立一个微型逆变器，然后在为房屋供电或为电网供电之前再将交流电“组合”起来，曾经成为了畴昔的技能趋势。GaN器件带来的袖珍化和经济性，恰恰八成知足这一新的想象需求。

在户外电源应用中，与传统户外电源比拟，GaN户外电源不错在提高户外电源的寿命和可靠性的同期，裁汰电源体积，便捷佩戴。

在固态电板畛域，GaN看成电极材料，不错提高固态电板的充放电成果。由于其优良的电导性和电子迁徙率，GaN不错促进电子在电板内的快速移动，从而加速充电速率并提高放电成果。此外，由于GaN具有高能量密度的性情，它不错匡助减少固态电板的体积和分量。这关于需要疏忽电源的应用畛域上风显耀，如便携式电子家具和无东说念主机。

轮廓来看，储能系统接收GaN，一方面不错普及成果，裁汰损耗，杀青无风散热，从简电扇，从而普及系统可靠性和寿命；另一方面还能普及开关频率，减小理性和容性等无源器件尺寸，构建更小、更轻的家具。

氮化镓量子光源芯片

事实上，不啻上述几个畛域，更多新兴阛阓正在为GaN产业注入活力，如本年发展热热闹闹的东说念主形机器东说念主等电机驱动产业。

此外，电子科技大学信息与量子实践室考虑团队本年4月又拿下了一个畛域“初次”——得手研制出氮化镓量子光源芯片，使得此类光源的输出波长范围从25.6纳米加多到100纳米，并有望杀青单片集成。

对电子科技大学基础与前沿考虑院老师、天府绛溪实践室量子互联网前沿考虑中心主任周强来说，过错目的数据的一次次攀升，意味着离真是的量子互联网越来越近。

同期，这一技能冲破不仅为氮化镓的应用远景提供了强有劲的背书，也预示着其在畴昔科技畛域的开阔应用空间。

周强先容，氮化镓量子光源芯片的制备基础是高品性因子和低损耗微腔的研制，其过错点在于高晶体质料的氮化镓薄膜制备以及氮化镓波导的刻蚀工艺。

通过握住迭代电子束曝光和干法刻蚀工艺，履历了上百次的探索和调试，考虑团队攻克了高质料氮化镓晶体薄膜助长、波导侧壁与名义散射损耗等技能艰苦，得手赢得了低损耗氮化镓光波导和百万品性因子的氮化镓光学微腔，进而杀青了氮化镓量子光源的制备。

接下来，该团队还要链接死力攻关，更正氮化镓助长工艺，优化氮化镓的助长历程，并探索在单一芯片上杀青量子光的生成、操控和检测，进一步考虑氮化镓芯片在量子互联网中的性能。

GaN本钱阛阓，发扬活跃

跟随应用场景逐步扩大的，是功率半导体行业在收并购阛阓和本钱阛阓的积极发扬。

本年7月，GlobalFoundries晓示收购Tagore Technology的功率氮化镓技能及常识产权组合。

6月，瑞萨电子晓示完成对氮化镓功率半导体供应商Transphorm的收购，尔后瑞萨加速鼓吹氮化镓有关功率家具和参考想象。

5月，Power Integrations晓示与氮化镓技能开荒商Odyssey达成收购契约，但愿推动MOSFET功率器件方面氮化镓模块和硅基模块的成本进一步接近。

2023年10月，英飞凌与GaN Systems签署契约，以8.3亿好意思元全现款来去的款式收购后者。这让英飞凌在氮化镓功率器件阛阓径直参预人人第五。

中国厂商英诺赛科也在港股发布招股书策划上市；纳微半导体已于2021年在上市好意思股。

天然莫得出现产能弥漫或低端价钱战等征象，但GaN功率半导体阛阓彰着也参预了一轮洗牌休养期。跟随行业运转出现整合迹象，通过横向并购整合，GaN企业八成形成更具范畴的经济效应，在减少竞争敌手的同期，普及阛阓占有率，纠合GaN阛阓上风资源，拓展汽车、数据中心、储能等新阛阓与新应用。

在这个历程中，降本是GaN能否快速买卖化的过错。

买卖竞争中，成本历久是一个不成冷落的要素。自2022年以来，尽管氮化镓芯片曾被觉得比碳化硅芯片更为腾贵，但最新的技能进展曾经转换了这一场合。

旧年下半年，信越化学和从事ATM及通讯诞生的OKI开荒出了以低成本制造使用氮化镓的功率半导体材料的技能。制酿成本不错降至传统制法的1/10以下。这关于氮化镓行业而言无疑是紧要利好音信，但该技能仍待量产考据。

英飞凌本次杀青12英寸氮化镓晶圆的量产，这将使其八成提供更具价钱竞争力的氮化镓芯片。这为氮化镓芯片的价钱竞争力提供了进一步的空间。

现时，氮化镓处于开阔行业趋势的交织点。尽管氮化镓材料的低功耗和高功率密度性情完好意思契合了现时社会对高成果的追求，被称为畴昔材料的明星。但从阛阓情况来看，氮化镓当今仍处于发展过渡期。

短期而言，消费电子阛阓仍将是功率GaN的主舞台，且家电、智妙手机等消费电子应用正在为GaN提供新的发展空间。但历久而言，电动汽车、数据中心等将成为GaN更进攻的增长引擎。

据TrendForce集邦筹辩论述《2024人人GaN Power Device阛阓分析》闪现，长久来看，GaN功率半导体阛阓的主要能源将来自电动汽车、数据中心、电机驱动等场景，受此驱动，人人GaN功率元件阛阓范畴预估从2023年的2.71亿好意思金独揽高潮至2030年的43.76亿好意思金，年复合年增长率高达49%。其中，非消费类应用的比例预测将从2023年的23%高潮至2030年的48%。

不错料想，电动汽车、数据中心、电机驱动等应用动能苍劲，GaN功率半导体阛阓畴昔可期。畴昔会有更多玩家和资金涌入GaN功率半导体畛域，而阛阓竞争也将渐渐强横化。可是，阛阓花样当今扑朔迷离，畴昔谁能占据龙头宝座仍是未知数。

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