價(jià)格下降、與Si器件價(jià)差縮小，氮化鎵或成終端廠商進(jìn)入高端市場(chǎng)的“寶劍”

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/莫婷婷）作為第三代半導(dǎo)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(shì)，被業(yè)內(nèi)廠商所關(guān)注。國(guó)際市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)Yole的一份最新報(bào)告顯示，2021年功率氮化鎵市場(chǎng)中的消費(fèi)應(yīng)用約為7960 萬(wàn)美元，在 2027 年將達(dá)到9.647 億美元，這十年將的年均復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá) 52%。在具體的應(yīng)用領(lǐng)域中，消費(fèi)電子領(lǐng)域的占比將達(dá)到48%，接近一半。Yole認(rèn)為，消費(fèi)市場(chǎng)將是氮化鎵未來(lái)的主要增長(zhǎng)市場(chǎng)。

在巨大的市場(chǎng)下，業(yè)內(nèi)多家半導(dǎo)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(lái)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(gè)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(lái)等。氮矽科技GaN HEMT器件設(shè)計(jì)總監(jiān)朱仁強(qiáng)在公開演講時(shí)提到，D-mode的優(yōu)勢(shì)是穩(wěn)定性會(huì)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(huì)受到限制；二是由于硅MOS的介入，高溫特性會(huì)受到硅MOS的限制。

E-mode技術(shù)路線主要分為兩大類，一個(gè)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(gè)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(qiáng)提到，E-mode的器件相比D-mode寄生參數(shù)會(huì)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(yù)計(jì)隨著技術(shù)不斷成熟、成本下降，市場(chǎng)起量之后，氮化鎵材料的價(jià)格也會(huì)進(jìn)一步下降。在價(jià)格方面，第三代半導(dǎo)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(jià)為3.56/A，到了2022年上半年的均價(jià)降到2.60/A。除了價(jià)格在穩(wěn)步下降，功率氮化鎵與同類硅器件的價(jià)差也在不斷縮小，2022年上半年650V Si IGBT的均價(jià)約為0.36/A，價(jià)差縮小至7.8倍。

從應(yīng)用市場(chǎng)來(lái)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(chǎng)接受度較高。除了上述兩大應(yīng)用市場(chǎng)，氮化鎵材料還能應(yīng)用在家電市場(chǎng)，這類市場(chǎng)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(yīng)用上，氮化鎵在大功率上優(yōu)勢(shì)較為明顯；在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)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(duì)于TV市場(chǎng)，市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)在未來(lái)三年的出貨量將達(dá)到4000萬(wàn)臺(tái)左右，對(duì)于氮化鎵來(lái)說(shuō)這是另一個(gè)增長(zhǎng)市場(chǎng)。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(duì)TV電源市場(chǎng)推出了35W-210W全功率段TV電源解決方案。

目前來(lái)看，TV市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，且同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重，頭部TV 廠商急需一些創(chuàng)新點(diǎn)來(lái)提升核心競(jìng)爭(zhēng)力、打造新的消費(fèi)賣點(diǎn)?！暗墪?huì)是一個(gè)很好的切入點(diǎn)，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(shí)每年擁有 4000 萬(wàn)臺(tái)以上的出貨量，對(duì)于減排來(lái)說(shuō)也是非常重要的，這也是助力國(guó)家雙碳目標(biāo)達(dá)成?！敝烊蕪?qiáng)分享了他對(duì)氮化鎵在TV市場(chǎng)應(yīng)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(rèn)為，這對(duì)于打造超薄電視、進(jìn)入高端智能電視市場(chǎng)的終端廠商來(lái)說(shuō)將是另一大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。