插播:5月15日,“电动交通&数字能源SiC技术应用及供应链升级大会”活动将在上海举办,演讲或摊位咨询请联系许若冰(hangjiashuo999)。
回顾2024年,碳化硅和氮化镓行业在多个领域取得了显著进步,并经历了重要的变化。展望2025年,行业也将面临新的机遇和挑战。为了更好地解读产业格局,探索未来的前进方向,行家说三代半与行家极光奖联合策划了《第三代半导体产业-行家瞭望2025》专题报道。
本期嘉宾是京东方华灿器件研发专家王瑞博士。接下来,我们将继续邀请更多领军企业参与《行家瞭望2025》,敬请期待。
2024 GaN突围三主线:
高压、集成、AI驱动
行家说三代半:如果用几个关键词总结2024年GaN功率半导体行业的发展状况,您会用哪几个词?
王瑞博士:上市,人工智能
国内GaN功率半导体第一股,中国氮化镓公司的上市,代表了GaN功率半导体行业国内企业的分量越来越重;
马斯克去年在接受访问中说过,未来一两年,人工智能(AI)发展的主要瓶颈将是电力供应,而电力供应效率同GaN功率器件的替代率密切相关,是GaN功率器件应用推广的重要契机。
行家说三代半:尽管2024年GaN功率半导体行业进入了阶段性调整期,但也不乏发展亮点。您认为行业今年取得了哪些新的进步?未来GaN功率半导体行业的发展方向是什么?
王瑞博士:某海外公司在 2024 年推出的首款 1700V 氮化镓GaN开关IC ,这无疑是该领域发展历程中的一个重要里程碑。这一技术突破充分展示了 GaN 产品的巨大潜力,使其完全有能力应用于电动汽车主驱系统、光伏逆变器、高压储能装置以及高压工控等一系列高新技术领域。对于一直致力于 GaN 技术研发与应用的专业人士而言,这不仅是对他们多年努力的有力肯定,更是一个极大的鼓舞,为 GaN 技术的未来发展注入了强大的信心和动力。
在GaN功率器件的发展进程中,我们认为有三个关键方向值得重点关注。首先是成本控制与尺寸升级。在成本方面,降低成本以实现更亲民的价格是重要目标。从尺寸维度来看,当前正处于从6-8英寸向8-12英寸的转型阶段。国内的相关厂商务必加速完成从6英寸到8英寸的过渡,否则在成本与价格的双重压力下,将难以在激烈的市场竞争中占据一席之地。其次是高压领域的拓展。高压应用的不断拓展无疑是推动GaN功率器件发展的重要动力。与此同时,更高电压的器件不仅能够拓展应用场景,更大概率会显著提升器件的可靠性。而这一特性对于GaN功率器件获得工规和车规认证至关重要,是其迈向更广阔市场的关键一步。最后是集成度的提升。
在未来,GaN功率半导体必然会在与硅的异质集成方面持续深入,这也是其相较于碳化硅的显著优势之一,尤其在低压应用领域表现得更为突出。目前,国外的诸多行业龙头企业均已能够提供整套的解决方案。这些方案主要包括片内集成和封装集成两种方式。可以预见,在未来的市场竞争中,谁能够在集成技术上取得更大突破,将更有机会成为行业的引领者,在GaN功率器件领域占据主导地位。
华灿纵深布局双压赛道
掘金新能源与AI算力爆发
行家说三代半:GaN功率半导体行业竞争越发激烈,如何看待竞争格局变化?面临主要挑战和机会有哪些?
王瑞博士:GaN功率半导体领域主要出现了两大格局变化。
其一,国内企业在该领域的市场份额显著提升,逐步崭露头角,展现出强大的竞争力;其二,无论是国内还是国外,传统的头部功率半导体企业都纷纷展开了收购行动,将目光聚焦于GaN技术公司,通过整合资源,进一步强化自身在这一领域的技术实力和市场地位。随着这些变化的不断推进,整个产业链愈发完善,行业集中度也在持续提高。这一系列积极的发展态势充分表明,GaN功率半导体行业正稳步迈向成熟,距离行业成熟期的到来也越来越近。在未来几年内,全球GaN功率半导体市场将会呈现出高度集中的竞争格局,可能仅剩下七八家颇具规模和影响力的企业。其中,国外大概会占据三四家,而国内企业也将凭借自身的技术积累和成本市场优势形成国内外企业分庭抗礼的局面。
当前存在两方面机会:其一,在相关领域格局尚未完全定型时,市场正处于强劲增长态势,如消费电子、数据中心、新能源汽车以及云计算中心(AI)等行业皆是如此;其二,对于氮GaN功率半导体而言,在这些新兴行业中,其最优的解决方案尚未确定。在这种情况下,谁能够在技术上攻克现有技术的痛点,谁就有机会在激烈的竞争中脱颖而出,战胜众多对手。
器件可靠性、阈值电压控制、驱动稳定性等问题;器件成本和Si PK的问题;制造平台的扩产搭建周期、顶尖人才稀缺方面存在一些挑战。不过京东方华灿作为双国资背景的企业,具备深厚的氮化物技术积累,也具备优异的运营管理成本管控、供应链管理能力,京东方集团背书持续吸纳优秀人才,这些对我们来说也都有解决之道。
行家说三代半:如何看待1200V和<200VGaN功率半导体的发展前景?贵公司在这方面有怎样布局?
王瑞博士:1200V GaN功率半导体在新能源汽车、储能与光伏领域以及工业应用等诸多关键领域具有广泛的应用潜力。尤其在新能源汽车领域,随着行业发展,800V高压平台正逐步成为主流趋势,这为1200V GaN功率半导体创造了更多上车应用的机会。
相较于高压领域,<200V GaN 功率半导体主要应用于机器人与无人机、数据中心以及消费电子等领域。尤其是在当下热门的机器人领域,<200V GaN 功率半导体凭借其体积优势,在机器人的电机驱动系统中得到广泛应用,同时还具备高效能与高功率密度的特点。不过,在该应用领域,<200V GaN 功率半导体仍需与硅 MOSFET 展开竞争。<200V GaN 要想在市场中占据更大份额,不仅要维持高性能,还需通过降低成本、提高集成度以减小系统尺寸等方式来实现。
京东方华灿在这两个方向都有布局,未来的产品将面向移动消费电子终端、云计算大数据服务器中心、通信及汽车应用等领域。
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