出貨3000萬顆、榮登納斯達克！GaN賽道如何成就“隱形冠軍”？
從10月20日正式登陸納斯達克起，“納微半導體”這個名字，就與GaN結下了不解之緣。
作為一家以GaN起步、因GaN聞名世界、用GaN造福百行百業的半導體芯片公司。納微半導體一路走來屬實不易，如今隨著這條賽道的持續爆火，多年來的艱辛也終獲成果。截止目前，納微半導體旗下的GaNFastTM產品出貨量已經達到三千萬顆，并獲得了包括小米、OPPO、聯想、DELL等全球超過140款品的認可，并在未來12個月還將有大約150款左右產品陸續上市。
之所以堅定的選擇GaN賽道，主要是因為氮化鎵獨特的優勢特性。GaN跟傳統硅有很大的區別，比如GaN的開關速度比硅快20倍，體積和重量更小，某一些系統里可以節能40%左右，對于實現國家的碳中和目標很有助益。它的功率密度可以提升3倍，我們搭配快充的一些方案，在達到相同效果的同時，充電速度提升3倍以上。
納微半導體銷售營運總監李銘釗Edwin道出了實情：“同樣的體積，同樣的充電速度，用硅的方案來做成本非常貴，利用氮化鎵，系統待機節約20%左右。納微氮化鎵能夠節能，是實現碳排放、碳中和非常重要的手段，每出貨一個氮化鎵功率芯片一年可以減少4公斤的二氧化碳。用硅的方案做一個服務器電源，可能有一千個零件在里邊，用氮化鎵做出來的話，可能只是用到600多個零件，減少400個零件。”
GaN芯片為什么要全集成化？
熟悉第三代半導體的都知道，如今的功率氮化鎵，正在向兩大流派行進，其中之一是dMode常開型，另一大流派則是eMode常關型陣營，這也是納微半導體當前的路線。但納微半導體的技術與傳統的常關型路線不同，在傳統基礎之上，納微針對驅動、保護和控制電路等做了更多的集成，打造出一體化的全集成芯片。
之所以做“全集成”，主要是由于一方面，傳統的硅器件參數不夠優異，它的開關速率、開關頻率都受到極大的限制，通常可以看到基于硅器件的電源系統設置都是在65kHz到100kHz的開關頻率范圍，因為開關比率比較低，導致它的儲能元件，相對電感、電容用的尺寸都比較大，電源的功率密度會相對比較低，業界通常的功率密度小于0.5W/cc。其次，分立式氮化鎵因為受限于驅動線路的復雜性，如果沒有把驅動集成到功率器件里，受限于外部器件的布局、布線參數的影響，開關頻率沒有發揮到氮化鎵本來發揮到的高度。所以，對比于普通的硅器件大概只有2到3倍開關頻率的提升，可想而知功率密度的提升也是相對比較有限的。
納微半導體高級應用總監黃秀成表示：“我們看到我們的友商或者同行，相比于傳統的電源適配器，或者電源解決方案，他們可以設計出相對比較高的功率密度，但是也沒有遠沒有達到1W/cc的數字。納微的功率氮化鎵器件，集成了控制、驅動和保護在里面，就可以不依賴于外部集成參數影響，開關頻率可以充分地釋放，目前我們主流的開關頻率在電源適配器這塊是300、400K，在模塊電源已經有客戶設計到了MHz。所以，經過集成的方案之后，開關頻率、開關速度的潛能被釋放，所以我們設計出來的功率密度比傳統的硅或者分立式的氮化鎵高了好多，目前我們有好多案子遠遠大于1W/cc的數字。”
從此，納微半導體也成為全球首家，也是唯一一家集成氮化鎵器件和驅動、控制和保護電路在一個芯片上的公司。黃秀成告訴記者：“氮化鎵上做芯片確實是納微的原創，納微的團隊在這方面積攢了非常非常多的經驗，從2000年初就開始研究氮化鎵。已經開發出了超過130多項關于功率芯片的專利，所以，它的技術壁壘是在的，包括怎么樣設計PDK，包括GaN，這是全新的一個領域，能在氮化鎵上做邏輯電路、驅動電路，在簡單的基礎上怎么實現復雜的功能，這些都是有技術專利，也就是所謂的技術壁壘，它的難度還是很高的。”
作為第一個“吃螃蟹”的公司，黃秀成坦言當中確實走過了很多不容易的路，通過不停的探索，也有納微自己專屬的PDK，所以現在做氮化鎵芯片會更加輕車熟路一些，包括納微半導體現在開發的GaNSenseTM，之前的GaNFastTM，開發周期越來越短，相比之前開發第一款芯片，整個設計周期、生產周期都達到大幅度下降。
從快充到服務器 GaN如何降本增效？
目前，無論是納微半導體還是業界其他開辟了GaN芯片業務的廠商，應用場景主要都還是集中在手機充電器領域。究其原因，第一，手機電池用量越來越大，從過去的可能兩千毫安時左右，到現在已經提升到了五千毫安時，所以電池變大了，氮化鎵可以讓充電時間減少，電池體積變小。氮化鎵的優勢在于提升充電器的功率，消費者用很短的時間，就能把手機電池充滿。另外，相關電子設備使用越來越多，可能有A口有C口，多頭充電器是非常大的市場，也是讓氮化鎵能夠發揮自身優勢的非常好的平臺。
因此，除了充電器之外，平面電視，游戲機，平板，這些都是納微半導體關注的消費類產品，納微半導體銷售運營總監李銘釗表示：“因為這些產品期望做到更小更輕，大約每一年有20億美金左右的市場機會。另外一個巨大的市場是數據中心，一年利用氮化鎵可以省19億美元左右的電費，這是非常巨大的。另外一個應用場景就是太陽能，通過提升效率，可以把太陽能的逆變器可以放在家里邊非常小的地方，消費者可以用到更便宜的電力。”
但當前GaN尚處于市場鋪量的初期，成本依然是很多場景面臨的大問題。對此，黃秀成指出：“我們的成本還在逐漸降低。在價格方面，價格不等同成本，會有策略、戰略，還有體量等等各方面的因素去決定我們的價格的策略。跟友商相比，我們極具競爭力，面對友商或者傳統硅的競爭，納微還是被很多客戶選用了，說明成本和價格不是阻攔我們的因素，我們目前成本和價格已經做得非常接近硅的成本了。我們可以預見2022年末到2023年，同等Rdson的GaN幾乎可以做到和硅成本一致。”
而且，李銘釗告訴記者：“透過使用氮化鎵這種器件，可以減小整個系統的成本。比如原本要用硅的器件生產一個適配器，在里邊還需要添加一個散熱器的部分，這當中的金屬材料是錢，在PCB周邊很多材料，PCB面積也需要錢。另外一點就是，還有周邊的整個的元件這些，零件多了也是錢。氮化鎵已經在這部分做到很多成本的減少。”
作為能夠囊括海量應用場景需求的GaN大廠，盡管在當前全球“缺芯潮”嚴重的當下，納微半導體依然表示在產能方面也非常有保證，李銘釗總結到：“在整個供應鏈部分，過去幾款小米、OPPO和聯想的產品，他們增量都是不小的。納微現在完全具備可以供應整個消費類海量需求，現在我們交付的時間是12到13周左右，這12、13周可以供應給任何一個優秀手機項目。只要客戶在12周之前提供計劃給我們，我們基本上12到13周就能交付了。”凸顯出納微半導體強大的供應鏈管理能力。
