價格下降、與Si器件價差縮小，氮化鎵或成終端廠商進入高端市場的“寶劍”

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/莫婷婷）作為第三代半導體，氮化鎵材料由于具備禁帶寬度大、擊穿電壓高、低損耗、高效率以及低成本等優(yōu)勢，被業(yè)內(nèi)廠商所關(guān)注。國際市場調(diào)研機構(gòu)Yole的一份最新報告顯示，2021年功率氮化鎵市場中的消費應用約為7960 萬美元，在 2027 年將達到9.647 億美元，這十年將的年均復合增長率達 52%。在具體的應用領(lǐng)域中，消費電子領(lǐng)域的占比將達到48%，接近一半。Yole認為，消費市場將是氮化鎵未來的主要增長市場。

在巨大的市場下，業(yè)內(nèi)多家半導體企業(yè)在布局氮化鎵產(chǎn)品，例如英飛凌、PI、納微、英諾賽科、三安光電、氮矽科技等。目前來看，功率氮化鎵產(chǎn)業(yè)的技術(shù)路線主要分為兩大類，一是D-modeGaN HEMT，另一個是E-modeGaN HEMT。

D-mode采用一顆氮化鎵的晶體管和一顆硅的MOS 管相連接，業(yè)內(nèi)采用這種技術(shù)路線的廠商包括PI、鎵未來等。氮矽科技GaN HEMT器件設(shè)計總監(jiān)朱仁強在公開演講時提到，D-mode的優(yōu)勢是穩(wěn)定性會更高、耐壓更好。但這種技術(shù)路線也存在一定的問題，一是由于用到兩顆管子，寄生參數(shù)比較難控制，高頻特性會受到限制；二是由于硅MOS的介入，高溫特性會受到硅MOS的限制。

E-mode技術(shù)路線主要分為兩大類，一個是p-GaNgate，例如GaNSystems、納微、氮矽科技等正是采用這種技術(shù)路線。另一個技術(shù)路線是p-(AI)GaNgate(GIT)，采用該技術(shù)路線的廠商有英飛凌等。朱仁強提到，E-mode的器件相比D-mode寄生參數(shù)會比較小，在高頻的表現(xiàn)也是要更好的。

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氮矽科技E-modeGaN HEMT
（電子發(fā)燒友網(wǎng)攝）

預計隨著技術(shù)不斷成熟、成本下降，市場起量之后，氮化鎵材料的價格也會進一步下降。在價格方面，第三代半導體產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟公開的數(shù)據(jù)顯示，650V GaN HEMT在2021年的均價為3.56/A，到了2022年上半年的均價降到2.60/A。除了價格在穩(wěn)步下降，功率氮化鎵與同類硅器件的價差也在不斷縮小，2022年上半年650V Si IGBT的均價約為0.36/A，價差縮小至7.8倍。

從應用市場來看，功率氮化鎵材料在新能源汽車、快充等新興領(lǐng)域的市場接受度較高。除了上述兩大應用市場，氮化鎵材料還能應用在家電市場，這類市場的產(chǎn)品采用氮化鎵主要能夠降低系統(tǒng)成本、減小體積，例如TV家電；在電源適配器的應用上，氮化鎵在大功率上優(yōu)勢較為明顯；在數(shù)據(jù)中心的應用上，氮化鎵材料則能夠提高效率、降低發(fā)熱，并且減小電源體積等。

對于TV市場，市場調(diào)研機構(gòu)預計在未來三年的出貨量將達到4000萬臺左右，對于氮化鎵來說這是另一個增長市場。據(jù)了解，在采用氮化鎵方案后，TV電源效率能夠提高2%左右。目前，氮矽科技針對TV電源市場推出了35W-210W全功率段TV電源解決方案。

目前來看，TV市場競爭激烈，且同質(zhì)化競爭嚴重，頭部TV 廠商急需一些創(chuàng)新點來提升核心競爭力、打造新的消費賣點。“氮化鎵會是一個很好的切入點，就像幾年前的PE快充一樣，如果 TV電源采用了氮化鎵方案之后，整體的效率能夠提升約2%，同時每年擁有 4000 萬臺以上的出貨量，對于減排來說也是非常重要的，這也是助力國家雙碳目標達成。”朱仁強分享了他對氮化鎵在TV市場應用前景的觀察。

根據(jù)介紹，氮矽科技的210W超薄TV電源方案，PCBA厚度僅為12mm，能夠內(nèi)置于超薄電視中。筆者認為，這對于打造超薄電視、進入高端智能電視市場的終端廠商來說將是另一大競爭優(yōu)勢。