半導體巨頭都在布局，GaN有望這一領域沖擊SiC市場

要說最近幾年功率器件哪個方向最火熱，一定是第三代半導體。近期，GaN領域連續發生兩起大手筆收購，GaN整體格局即將發生巨大轉變。


瑞薩：補充寬禁帶產線

1月11日，瑞薩電子與全球GaN功率半導體供應商Transphorm宣布雙方已達成最終協議，瑞薩子公司將以每股5.10美元現金收購Transphorm所有已發行普通股，此次交易對Transphorm的估值約為3.39億美元。

瑞薩將采用Transphorm的汽車級GaN技術來開發新的增強型電源解決方案，例如用于電動汽車的X-in-1動力總成解決方案，以及面向計算、能源、工業和消費應用的解決方案。

為了實現更高的效率，業界正采用SiC和GaN為代表的寬禁帶（WBG）材料，此前，瑞薩已宣布建立一條內部SiC生產線，并簽署了為期10年的SiC晶圓供應協議，而現在，通過收購Transphorm，瑞薩即將擴充其WBG產品陣容。

Transphorm是少數擁有自主研發、生產和應用能力的生產廠家。Transphorm與其它GaN公司最大的不同是能夠提供GaN晶圓，其生產工廠坐落在日本，不管是生產GaN的MOCVD工藝，還是外延片都已經通過了車規級品質體系認證。Transphorm的GaN產品特點是驅動非常簡單，不管是需求0.5A或1A驅動電流，Transphorm的產品都能完全滿足。


英飛凌：收購GaN龍頭

2023年10月25日，英飛凌宣布完成收購GaN系統公司（GaN Systems），這一收購轟動一時，引發人們對于GaN市場格局的猜想。根據此前在2023年3月2日的宣告，這筆“全現金”收購交易斥資8.3億美元。

據集邦咨詢數據顯示，按照2022年的營業收入計算，Power integrations以20%的市占率排名第一，其次為Navitas（17%）、英諾賽科（16%）、EPC（15%）、GaN Systems（12%）、Transphorm（9%）等。按照這樣的數據計算， 收購后，英飛凌市場份額可提升至15% ，最終可與EPC并列第四。

目前，英飛凌共有450名GaN技術專家和超過350個GaN技術專利族。GaN Systems則成立于2008年，GaN Systems的產品以650V和100V表貼GaN單管為主，知名產品包括MacBook Pro標配的全球首款140W PD3.1快充，其搭載的是GaN Systems 650V GaN，三星、戴爾、哈曼卡頓、SATECHI等均是其客戶。

GaN Systems采用的是業界常見的Fabless模式，專注GaN研發、應用、創新。此前與TSMC合作進行器件生產，不但產品上自給自足，同時也與業界知名電源控制器企業合作開發了半橋GaN，率先在世界500強級別客戶量產商用。此外，GaN Systems曾與寶馬簽署GaN產能保證協定，同年又與最大的汽車一級供應商大陸集團拆分出的緯湃科技（Vitsco）達成戰略合作，共同開發GaN功率器件。

英飛凌一直通過收購不斷完善自己的產品線，如今成為少數同時涉足GaN、SiC、控制器、MCU等全方位芯片生產設計的企業。

通過并購GaN Systems，英飛凌不但可以快速豐富產品線、客戶群，還能將GaN Systems積累的GaN技術與英飛凌先進的8——12寸晶圓廠、生產制程相結合，將GaN應用帶上新高度。成為業界少有同時提供高壓、低壓GaN產品線的原廠，攻克傳統硅難以解決的工程電源技術難題。


氮化鎵IDM產能擴張加速

從手機充電器開始，經過了四年多的發展，功率GaN已經拓展到更多的應用場景中，市場規模的高速增長，促使各大廠商加速擴張產能。

目前國內功率GaN龍頭英諾賽科今年出貨量暴增。根據官方公布的數據，截至2022年12月，英諾賽科歷史累計功率GaN器件出貨量才1.2億顆，到了23年8月出貨量就突破3億顆，也就是僅僅半年多的時間，就已經超過了過去四年的累計出貨量。

伴隨著出貨量的暴增，必然有產能上的提高。去年上半年英諾賽科向電子發燒友網透露，當時蘇州和珠海工廠的產能合計約為每月一萬片，而到了8月產能已經提升到1.5萬片/月。

剛剛完成對GaN Systems收購的英飛凌，早在2022年初就宣布計劃投資20億歐元，在馬來西亞建造第三個廠區，提升SiC、GaN的制造能力。新廠區主要設計外延和晶圓切割等前端工藝，預計第一批晶圓將在2024年下半年下線。

另外，近期異軍突起的國內GaN初創公司譽鴻錦也已經實現了1.5萬片/月產能的IDM中試線，覆蓋外延、晶圓制造、期間封裝等芯片制造全流程。


向中高功率領域滲透

氮化鎵也在向中高功率領域拓展。據了解，珠海鎵未來已經著手將氮化鎵引入到戶外電源的雙向逆變器。聞泰科技旗下安世半導體位居全球前五大功率分立器件公司，不斷提升氮化鎵在數據中心等領域性能，并推出了三代650V氮化鎵場效應晶體管。

安世半導體副總裁姜克日前出席南沙國際集成電路產業論壇時表示，未來汽車的800V構架需要的1200V器件的話，業界給的主流答案肯定是碳化硅的；但預計未來三五年，縱向的GaN的器件方案將會推出。

國際功率巨頭更是對碳化硅和氮化鎵通吃的布局態度。英飛凌2022年投資20億歐元，在馬來西亞擴展寬禁帶半導體的產能，就包括碳化硅和氮化鎵；去年年底，英飛凌更是斥資8.3億美元收購氮化鎵系統公司，以進一步增強英飛凌在功率系統領域的領導地位。

集邦咨詢化合物半導體分析師龔瑞驕表示，氮化鎵在400V系統內車載充電機的應用中，可能與碳化硅材料形成競爭，但因為氮化鎵材料在高壓上的局限，800V系統領域短期內應該不會有競爭產生。據預測，到2025年左右，氮化鎵功率元件會小批量地滲透到低功率的OBC（車載充電機）和DC-DC（直流轉直流電源）中，2030年代工廠商會考慮將氮化鎵移入到逆變器。