由快充帶火的第三代半導體氮化鎵(GaN)正以非一般的速度向汽車電子領域拓展,盡管距離GaN大規(guī)模上車還為時尚早,但海內外巨頭早已扎堆布局,欲享盡此波新能源紅利。
國內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。相關產品在消費類(快充、手機、LED),汽車激光雷達,數據中心,新能源與儲能領域的多個應用中大批量交付。
圖源:英諾賽科
作為全球第一家開啟8英寸硅基氮化鎵量產線的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,迄今已經成功量產54款高壓氮化鎵芯片(650V-700V),20款中低壓氮化鎵芯片(30V-150V),產品涵蓋晶圓、分立器件、合封芯片三大品類。
面向汽車電子市場的爆發(fā)式增長,英諾賽科同樣是國內最早布局氮化鎵“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IATF 16949車規(guī)級認證,采用英諾賽科氮化鎵的激光雷達產品已率先應用于自動駕駛汽車;并且,其還已經聯合國內及韓國的大型Tier 1廠商共同研發(fā)GaN車用項目。
具體產品進度上,2020年,英諾賽科100V低壓GaN成功導入禾賽激光雷達并實現量產,驅動激光器實現更短時間內的圖像傳輸;2022年5月,英諾賽科40V低壓產品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,英諾賽科低壓產品從工業(yè)級應用進軍到車規(guī)級應用,成功進入汽車激光雷達市場;7月,英諾賽科開始將氮化鎵應用于新能源光伏發(fā)電領域,進一步縮小模塊體積,提高系統(tǒng)效率。
可以預見的是,氮化鎵應用已經步入快車道,隨著市場需求的急劇增長,器件的可靠性與大批量穩(wěn)定供貨成為關鍵。
據介紹,憑借先進且完善的8英寸硅基氮化鎵研發(fā)和制造平臺,英諾賽科當前產能已達到每月1.5萬片。特別在2023年上半年,基于產品的加持與市場的推力,英諾賽科銷售額比去年同期增長了500%。
GaN加速掘金汽車電子,巨頭扎堆布局
近年來,以碳化硅(SiC)、氮化鎵為代表的第三代半導體,在電動汽車中的應用進展如火如荼,特別是碳化硅。而至于氮化鎵,其禁帶寬度達到3.4eV,能夠在減小體積和重量的基礎上,有效降低電源系統(tǒng)的開關損耗,提高工作頻率和功率密度,實現系統(tǒng)高性能的升級。
圖源:英諾賽科
相較于氮化鎵目前已經在手機快充領域應用“游刃有余”,在汽車電子領域,氮化鎵走得要慢很多,而“上車”提速的重要轉折點之一,便是在2021年,寶馬與GaN功率半導體全球領導廠商GaN Systems合作的開啟。彼時,雙方簽訂了合作金額達1億美元的全面產能協議。
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、更高的熱導率、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,氮化鎵加快“上車”的呼聲一浪高過一浪。
現階段,在電動汽車領域,GaN器件主要占據400V以下應用,在中低端汽車市場具有很大的發(fā)展空間。不過,如若未來GaN器件性能能得到大幅改進,實現規(guī)?;a,以及價格達到進一步下探,那么,其在800V以上高壓平臺的推廣也有望逐步實現。
值得一提的是,GaN器件也確實在往高壓應用上推進研發(fā)。譬如GaNPower向業(yè)界展示過首款1200V單芯片(E型GaN功率器件),業(yè)界也預測1,200V GaN晶體管將在2025年左右推出。
總體上,氮化鎵在汽車領域的潛力不容小覷,也正在逐漸站到舞臺的聚光燈下。據TrendForce集邦咨詢數據顯示,全球GaN功率元件市場規(guī)模將從2022年的1.8億美金增長至2026年的13.3億美金,復合增長率高達65%。
圖源:TrendForce集邦咨詢
如火如荼的發(fā)展態(tài)勢,放量提價的市場空間,GaN賽道正迎來巨頭的扎堆布局與成果展現。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盟,欲加速并擴大氮化鎵功率半導體在電動車應用上的發(fā)展。
同日,意法半導體宣布,已開始量產能夠簡化高效功率轉換系統(tǒng)設計的增強模式PowerGaN HEMT(高電子遷移率晶體管)器件,在接下來的幾個月里,還將推出新款PowerGaN車規(guī)器件。
而在5月份,歐洲還確立了一項高達6000萬歐元(約合人民幣4.55億元)的氮化鎵(GaN)科研項目,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能力。值得注意的是,僅在去年2月,英飛凌就已經宣布斥資逾20億歐元,在馬來西亞居林工廠建造第三個廠區(qū)用于生產SiC和GaN功率半導體。種種動作,足以見得英飛凌對該賽道的押注與看好。
毫無疑問,行業(yè)巨頭不惜重金接連下場,氮化鎵在未來汽車、新能源光伏、儲能等多領域的重要性也不言而喻。隨著氮化鎵提速“上車”,整個產業(yè)鏈也正在加速“掘金”,該賽道或有望加速迎來爆發(fā)。