上周,GaN功率半導體廠商Navitas Semiconductor(“納微半導體”)成功登錄納斯達克全球市場交易市場。這家成立于2014年的半導體廠商,憑借其獨有的GaN功率集成電路技術,使得其產(chǎn)品運行速度比傳統(tǒng)硅芯片快20倍,并且在尺寸和重量減半的情況下可將功率和充電速度提高3倍。

據(jù)官方披露,納微半導體的GaNFast功率芯片被應用在130多種型號的移動充電器中,截至2021年10月,GaNFast 電源 IC出貨量已超過3000萬顆。目前,納微半導體已與全球頂級手機OEM廠商及PC設備制造商展開合作,包括戴爾、聯(lián)想、LG、小米、OPPO等。

從2014年到2021年的短短七年時間中,這家功率半導體企業(yè)的迅速崛起,也是市場對GaN半導體產(chǎn)品的呼聲漸長的縮影。

哪些市場在呼喚GaN的到來

從整體市場環(huán)境上看,根據(jù)市場分析公司Yole Developement預測,GaN功率器件市場將從2020年的4600萬美元增長至2026年的11億美元,平均年復合成長率達70%。其中,在2020年,由于GaN器件滲透到智能手機快速充電器應用中使得GaN功率市場成長了幾倍。

TrendForce集邦咨詢研究的報告中也同樣指出了消費市場對于GaN功率產(chǎn)品的需求,報告顯示,受惠于消費性快充產(chǎn)品需求快速上升,如手機品牌小米、OPPO、Vivo自2018年起率先推出快速充電頭,憑借高散熱效能與體積小的產(chǎn)品優(yōu)勢獲得消費者青睞,截至目前筆電廠商也有意跟進,使GaN功率市場成為第三代半導體產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)值上升最快速的類別,預估2021年營收將達8,300萬美元,年增率高達73%。

(來源:TrendForce集邦咨詢研究)

消費電子市場對于GaN的需求,讓優(yōu)先選擇在消費電子方面進行布局的Navitas獲得了成功,并在2021年中站穩(wěn)了GaN功率廠商出貨量市占率的榜首。

而按照Navitas此前的預測顯示,氮化鎵芯片的市場規(guī)模在2026年可能增長至130億美元以上,市場將包括移動、消費、企業(yè)(數(shù)據(jù)中心、5G)、 可再生能源(太陽能、能源存儲)和電動汽車/電動交通工具領域。因此,在Navitas未來的計劃當中,支持基于氮化鎵的數(shù)據(jù)中心、太陽能裝置和電動汽車等也成為了他們重要的拓展領域。

在這份榜單當中,Innoscience(英諾賽科)憑借著市占率從6%發(fā)展到20%的成績吸引了業(yè)界的關注。在今年6月,英諾賽科迎來了其新的發(fā)展里程碑——英諾賽科蘇州8英寸硅基氮化鎵研發(fā)生產(chǎn)基地正式進入量產(chǎn)階段。根據(jù)TrendForce集邦咨詢研究的報告顯示,目前英諾賽科正積極拓展其他領域應用例如Lidar、車載充電機(OBC)、LED電源等,豐富的產(chǎn)品組合將有望助其進一步擴大明年市占。

從這些廠商的布局來看,消費電子市場為GaN打開了邁向商用市場的大門,而工業(yè)、汽車等需要功率器件的領域也在不斷嘗試采用新的器件來實現(xiàn)更高的性能。與此同時,消費市場對于GaN的需求還有待進一步的拓展——前不久,隨著蘋果第二場秋季發(fā)布會的召開,他們首款氮化鎵快充充電器也面市了,據(jù)介紹,該充電器是蘋果專門為MacBook Pro 2021開發(fā)的一款全新電源配件。也就是說,除了手機以外,筆記本也將成為推動GaN發(fā)展的另一消費電子產(chǎn)品。

GaN市場打開了,誰還將受益

在GaN產(chǎn)業(yè)鏈當中,代工廠也同樣扮演著重要的角色。去年臺積電就曾宣布與意法半導體攜手合作開發(fā)氮化鎵制程技術。據(jù)中時電子報的報道顯示,臺積電今年已投入第二代GaN增強型高電子移動率電晶體(E-HEMT)量產(chǎn),100V空乏型高電子移動率電晶體(D-HEMT)進入試產(chǎn),并打進5G基地臺模式供應鏈。從未來規(guī)劃上看,臺積電看好GaN在快充、數(shù)據(jù)中心、太陽能電力轉(zhuǎn)換器、48V DC/DC 以及電動車 OBC/轉(zhuǎn)換器等領域的發(fā)展。

而從生產(chǎn)方面上看,臺積電目前有將近20臺MOCVD有機氣相層機投入GaN量產(chǎn),明年預計再增加10臺設備擴產(chǎn)。同時,臺積電轉(zhuǎn)投資世界先進近幾年在8吋GaN on Si研發(fā)順利進行,今年底將開始試產(chǎn)送樣,進行產(chǎn)品設計客戶超過10家,明年可望進入量產(chǎn)階段,業(yè)界傳出已爭取到國際IDM大廠訂單。

憑借成熟工藝在晶圓代工行業(yè)享譽的聯(lián)電也在近年也積極投入開發(fā)化合物半導體氮化鎵功率元件與射頻元件制程,鎖定高效電源功率元件及 5G 射頻元件。在今年9月,聯(lián)電宣布與封測廠欣邦宣布雙方將透過換股,深化上下游合作,而這個決定也是,聯(lián)電希望能夠擴大在第三代半導體領域的布局。

除了這些硅晶圓代工廠商們在積極布局GaN產(chǎn)線,化合物代工廠商同樣也瞄準了這塊市場,與臺積電所提供的GaN-on-Si不同的是,化合物代工廠商們似乎更傾向于GaN-on-SiC的布局。舉例來說,化合物晶圓代工大廠穩(wěn)懋就已開始提供6英寸的GaN-on-SiC代工服務,其瞄準的是高功率 PA及天線等領域。

中國作為最大的電子消費市場,隨著這個市場對GaN的關注,國內(nèi)也有不少廠商注意到了GaN代工市場的發(fā)展,在這個過程中,三安集成、海特高新(海威華芯)等都涉足了GaN代工這一環(huán)節(jié)。

新的玩家還在不斷涌入

GaN帶來的市場的效應遠不止這些,除了各大半導體廠商在布局GaN相關產(chǎn)業(yè)的同時,也有不少“新”玩家盯上了這個領域。

英國政府的英國研發(fā)和創(chuàng)新機構于2021年2月初宣布,將支持化合物半導體中心(CSC)和Newport晶圓廠(NWF)開發(fā)8吋氮化鎵(GaN)HEMT代工制程專案,期望能夠在8吋晶圓平臺上提供代工等級的650V硅基氮化鎵高電子遷移率電晶體(GaN-on-Si HEMT)制程。

除了建立GaN晶圓代工產(chǎn)業(yè)之外,英國也在鼓勵無晶圓半導體公司投入該領域。由英國劍橋大學獨立出來的Cambridge GaN Devices(CGD)公司,于2021年2月18日宣布獲得950萬美元(約780萬歐元)的A輪融資。這一筆資金將可用來擴大其具節(jié)能效率的功率設備的產(chǎn)品組合(其目標是設計和開發(fā)出適用于低功率和高功率應用的下一代GaN功率模組),并將其團隊規(guī)模擴大一倍之多。

今年5月,韓國政府產(chǎn)業(yè)通商資源部和國防部確定了為培育國防產(chǎn)業(yè)原材料、零部件、裝備企業(yè)而進行的“X-band 氮化鎵半導體集成電路”國產(chǎn)化課題。韓國無線通信設備半導體企業(yè)RFHIC(艾爾福)被選定為課題牽頭企業(yè)。

從這些信息來看,圍繞著GaN的半導體產(chǎn)業(yè)鏈將會越來越壯大。僅從Navitas在短短不到十年的時間內(nèi)的迅速成長和實現(xiàn)上市的過程中,可以預見的是,各大廠商對GaN的布局正在加快,而在這些廠商完成GaN產(chǎn)業(yè)的布局后,他們之間的競爭也會變得更加激烈。