分析 丨GaN功率器件格局持续变化，重点关注这两家厂商
机构yole数据显示，2022年gan功率器件在总功率半导体（功率芯片、功率分立器件和模块）市场中的占比仅为0.3%。尽管gan功率率器件的复合年增长率很高（59%），yole预计到2027年，gan器件将达到整个功率半导体市场的2.7%，市场规模仅为20.36亿美元。
图注：gan市场预测（芯查查制表，数据来源：yole）作为第三代半导体材料，gan被看好是因为其具有比硅更佳的电气特性，另一个关键点是成本在逐步降低，市场趋势表明，gan器件将在成本上与mosfet相媲美。新能源、数据中心是gan主要市场驱动力gan目前与消费电子、5g基站、新能源领域有比较深度的融合。
在消费电子领域，gan快充电源市场接受度高，相比硅基功率器件的充电器更小更轻；gan在消费电子领域正在改变的另一个产品是microled，gan具有较好的光学和电气性能，可实现高亮度水平和宽色域。
5g基站也是gan的应用领域，主要产品为gan功率放大器和微波射频器件。gan材料在耐高温、耐高压及承受大电流方面具备优势，与传统通信芯片相比，具备更优秀的功率效率、功率密度和宽频信号处理能力。一个5g基站往往使用多个gan，同时5g基站的投资建设仍在持续，工信部的数据显示，2022年我国新建5g基站88.7万个，2023年将新建5g基站60万个。
图注：成熟的gan产品以射频器件、电源产品居多（图片来源：芯查查）
新能源和数据中心是gan市场增长的驱动力。新能源领域，汽车电动化推动gan功率器件商业化，这些产品提供更高的击穿电压、更高的电子移动性，并且需要更少的热管理，传统的汽车功率器件采用的是硅基功率mosfet或绝缘栅双极晶体管（igbt）。此外，gan太阳能电池被认为是未来光伏领域的重要技术之一。在风电领域，gan可以用于制造功率变流器和逆变器。
数据中心需要大量电力供应和高效能源管理，gan功率器件可以提供更高效的电力转换和更小尺寸的设备，降低能源消耗、减少空间占用，此外，gan用于数据中心的高速通信模块，提供更快速、稳定和可靠的数据传输。gan功率器件产业链格局：英飞凌投入加大，英诺赛科异军突起gan功率器件的主要厂商包括power integrations（pi）、纳微（navitas）、英诺赛科（innoscience）、宜普电源转换公司（epc）、transphorm、英飞凌（infineon）等。
图注：gan功率器件厂商市场份额（芯查查制表，数据来源：trendforce、khaveen investments）
对比gan器件的最大额定电压，pi、navitas和ti的gan的工作电压能达到900v电压，紧随其后的是纳微和英诺赛科的650v解决方案，以及英飞凌的600v解决方案，epc则为350v。
在产能扩充方面，英飞凌近两年的投入显著。2022年，英飞凌宣布对前端晶圆厂产能进行20亿欧元的扩建，预计当该设施全面投入运营时，sic和gan产品的年收入将增加20亿欧元。2022年pi支出仅为3920万美元，远小于英飞凌投资。进入2023年，英飞凌又收购了gan systems。此外，2020年-2021年英诺赛科的市场份额变化较大，从6%增加到20%，而被挤兑的epc市场份额则出现下降。
图注：gan产业近期收购、扩产事件（芯查查制表，不完全统计）gan器件的主要国内厂商在国内gan器件制造方面，idm模式的代表厂商有英诺赛科、三安光电、华润微、安世半导体、苏州能讯、江苏能华、大连芯冠科技等公司。gan产业链上下游厂商还包括天岳先进、聚灿光电、士兰微、富满微、金溢科技、利亚德、北方华创、扬杰科技、赛微电子、华灿光电、新洁能等。1、英诺赛科
英诺赛科研发制造硅基gan外延及器件，采用idm模式，建立了高产能的8英寸gan-on-si晶圆量产线。官方数据显示，截至2023年8月，英诺赛科gan芯片出货量成功突破3亿颗。英诺赛科产品在消费类（快充、手机、led）、汽车激光雷达、数据中心、新能源与储能领域的多个应用中大批量交付。
近期，英诺赛科针对汽车电子中的48v轻混系统应用，英诺赛科推出了2.4kw双向buck/boost参考设计，其中使用了inn100w032a芯片，耐压100v，导阻3.2mω的增强型innogan器件，采用wlcsp 3.5mmx2.13mm封装，与si器件相比，inn100w032a具备更低的导通电阻、极低的栅极电荷以及无反向恢复损耗等特性，体积十分小巧。与目前主流的si mosfet相比，inn100w032a的硬开关品质因数仅为其16%，软开关品质因数也仅为其39%，可大大降低在buck/boost应用中开关器件的损耗，提升效率。
来源：英诺赛科
2、三安光电
三安光电硅基gan产品主要应用于快充适配器、服务器电源等，并拥有硅基gan代工平台。其650v芯片代工平台已在消费电子领域广泛导入，与客户合作开发扩展至高可靠度的大功率工业电机、服务器以及汽车车载充电器等。高压900v器件已完成开发，并已导入到客户产品设计及系统验证。
（图片来源：三安光电2023半年报）
财报显示，泉州三安半导体研发与产业化项目（一期）项目主要从事gan、砷化镓和特种封装业务，计划总投资金额约138亿元（含土地使用权），项目达产后，新增产能约892万片/年（折合倒装、垂直的产品产能446万片/年）和特种封装8.72kkk/年的生产能力。现有成熟产能方面，湖南三安半导体产业化项目主要从事碳化硅、硅基gan等第三代化合物半导体的研发及产业化，包括长晶—衬底制作—外延生长—芯片制备—封装产业链，总占地面积约1,000亩，总建筑面积超50万平米，投资总额160亿元（含土地使用权和流动资金），项目达产后，配套产能约36万片/年的生产能力。
3、华润微
华润微的碳化硅和gan均规模上量，机构调研显示，华润微2023年上半年碳化硅和gan产品销售收入同比增长约3.6倍，预计下半年的增速会继续提高。下游应用方面，华润微gan产品主要应用以pc电源、电机驱动、照明电源、手机快充为主，在通讯、工控、照明和快充等领域与行业头部客户紧密合作，产品进入批量供应阶段。小 结gan功率器件市场具有巨大的潜力和优势，但也面临一些挑战和限制。随着技术的不断进步和成本的降低，gan功率器件有望在更多广泛领域应用，推动能源转换和电力管理的发展。
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在消费电子领域，gan快充电源市场接受度高，相比硅基功率器件的充电器更小更轻；gan在消费电子领域正在改变的另一个产品是microled，gan具有较好的光学和电气性能，可实现高亮度水平和宽色域。
5g基站也是gan的应用领域，主要产品为gan功率放大器和微波射频器件。gan材料在耐高温、耐高压及承受大电流方面具备优势，与传统通信芯片相比，具备更优秀的功率效率、功率密度和宽频信号处理能力。一个5g基站往往使用多个gan，同时5g基站的投资建设仍在持续，工信部的数据显示，2022年我国新建5g基站88.7万个，2023年将新建5g基站60万个。
图注：成熟的gan产品以射频器件、电源产品居多（图片来源：芯查查）
新能源和数据中心是gan市场增长的驱动力。新能源领域，汽车电动化推动gan功率器件商业化，这些产品提供更高的击穿电压、更高的电子移动性，并且需要更少的热管理，传统的汽车功率器件采用的是硅基功率mosfet或绝缘栅双极晶体管（igbt）。此外，gan太阳能电池被认为是未来光伏领域的重要技术之一。在风电领域，gan可以用于制造功率变流器和逆变器。
数据中心需要大量电力供应和高效能源管理，gan功率器件可以提供更高效的电力转换和更小尺寸的设备，降低能源消耗、减少空间占用，此外，gan用于数据中心的高速通信模块，提供更快速、稳定和可靠的数据传输。gan功率器件产业链格局：英飞凌投入加大，英诺赛科异军突起gan功率器件的主要厂商包括power integrations（pi）、纳微（navitas）、英诺赛科（innoscience）、宜普电源转换公司（epc）、transphorm、英飞凌（infineon）等。
图注：gan功率器件厂商市场份额（芯查查制表，数据来源：trendforce、khaveen investments）
对比gan器件的最大额定电压，pi、navitas和ti的gan的工作电压能达到900v电压，紧随其后的是纳微和英诺赛科的650v解决方案，以及英飞凌的600v解决方案，epc则为350v。
在产能扩充方面，英飞凌近两年的投入显著。2022年，英飞凌宣布对前端晶圆厂产能进行20亿欧元的扩建，预计当该设施全面投入运营时，sic和gan产品的年收入将增加20亿欧元。2022年pi支出仅为3920万美元，远小于英飞凌投资。进入2023年，英飞凌又收购了gan systems。此外，2020年-2021年英诺赛科的市场份额变化较大，从6%增加到20%，而被挤兑的epc市场份额则出现下降。
图注：gan产业近期收购、扩产事件（芯查查制表，不完全统计）gan器件的主要国内厂商在国内gan器件制造方面，idm模式的代表厂商有英诺赛科、三安光电、华润微、安世半导体、苏州能讯、江苏能华、大连芯冠科技等公司。gan产业链上下游厂商还包括天岳先进、聚灿光电、士兰微、富满微、金溢科技、利亚德、北方华创、扬杰科技、赛微电子、华灿光电、新洁能等。1、英诺赛科
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2、三安光电
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3、华润微
华润微的碳化硅和gan均规模上量，机构调研显示，华润微2023年上半年碳化硅和gan产品销售收入同比增长约3.6倍，预计下半年的增速会继续提高。下游应用方面，华润微gan产品主要应用以pc电源、电机驱动、照明电源、手机快充为主，在通讯、工控、照明和快充等领域与行业头部客户紧密合作，产品进入批量供应阶段。小 结gan功率器件市场具有巨大的潜力和优势，但也面临一些挑战和限制。随着技术的不断进步和成本的降低，gan功率器件有望在更多广泛领域应用，推动能源转换和电力管理的发展。
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