半導(dǎo)體巨頭都在布局，GaN有望這一領(lǐng)域沖擊SiC市場

要說最近幾年功率器件哪個(gè)方向最火熱，一定是第三代半導(dǎo)體。近期，GaN領(lǐng)域連續(xù)發(fā)生兩起大手筆收購，GaN整體格局即將發(fā)生巨大轉(zhuǎn)變。


瑞薩：補(bǔ)充寬禁帶產(chǎn)線

1月11日，瑞薩電子與全球GaN功率半導(dǎo)體供應(yīng)商Transphorm宣布雙方已達(dá)成最終協(xié)議，瑞薩子公司將以每股5.10美元現(xiàn)金收購Transphorm所有已發(fā)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(shù)來開發(fā)新的增強(qiáng)型電源解決方案，例如用于電動(dòng)汽車的X-in-1動(dòng)力總成解決方案，以及面向計(jì)算、能源、工業(yè)和消費(fèi)應(yīng)用的解決方案。

為了實(shí)現(xiàn)更高的效率，業(yè)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(nèi)部SiC生產(chǎn)線，并簽署了為期10年的SiC晶圓供應(yīng)協(xié)議，而現(xiàn)在，通過收購Transphorm，瑞薩即將擴(kuò)充其WBG產(chǎn)品陣容。

Transphorm是少數(shù)擁有自主研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用能力的生產(chǎn)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(chǎn)工廠坐落在日本，不管是生產(chǎn)GaN的MOCVD工藝，還是外延片都已經(jīng)通過了車規(guī)級品質(zhì)體系認(rèn)證。Transphorm的GaN產(chǎn)品特點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)非常簡單，不管是需求0.5A或1A驅(qū)動(dòng)電流，Transphorm的產(chǎn)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(tǒng)公司（GaN Systems），這一收購轟動(dòng)一時(shí)，引發(fā)人們對于GaN市場格局的猜想。根據(jù)此前在2023年3月2日的宣告，這筆“全現(xiàn)金”收購交易斥資8.3億美元。

據(jù)集邦咨詢數(shù)據(jù)顯示，按照2022年的營業(yè)收入計(jì)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(shù)據(jù)計(jì)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(shù)專家和超過350個(gè)GaN技術(shù)專利族。GaN Systems則成立于2008年，GaN Systems的產(chǎn)品以650V和100V表貼GaN單管為主，知名產(chǎn)品包括MacBook Pro標(biāo)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(yè)界常見的Fabless模式，專注GaN研發(fā)、應(yīng)用、創(chuàng)新。此前與TSMC合作進(jìn)行器件生產(chǎn)，不但產(chǎn)品上自給自足，同時(shí)也與業(yè)界知名電源控制器企業(yè)合作開發(fā)了半橋GaN，率先在世界500強(qiáng)級別客戶量產(chǎn)商用。此外，GaN Systems曾與寶馬簽署GaN產(chǎn)能保證協(xié)定，同年又與最大的汽車一級供應(yīng)商大陸集團(tuán)拆分出的緯湃科技（Vitsco）達(dá)成戰(zhàn)略合作，共同開發(fā)GaN功率器件。

英飛凌一直通過收購不斷完善自己的產(chǎn)品線，如今成為少數(shù)同時(shí)涉足GaN、SiC、控制器、MCU等全方位芯片生產(chǎn)設(shè)計(jì)的企業(yè)。

通過并購GaN Systems，英飛凌不但可以快速豐富產(chǎn)品線、客戶群，還能將GaN Systems積累的GaN技術(shù)與英飛凌先進(jìn)的8——12寸晶圓廠、生產(chǎn)制程相結(jié)合，將GaN應(yīng)用帶上新高度。成為業(yè)界少有同時(shí)提供高壓、低壓GaN產(chǎn)品線的原廠，攻克傳統(tǒng)硅難以解決的工程電源技術(shù)難題。


氮化鎵IDM產(chǎn)能擴(kuò)張加速

從手機(jī)充電器開始，經(jīng)過了四年多的發(fā)展，功率GaN已經(jīng)拓展到更多的應(yīng)用場景中，市場規(guī)模的高速增長，促使各大廠商加速擴(kuò)張產(chǎn)能。

目前國內(nèi)功率GaN龍頭英諾賽科今年出貨量暴增。根據(jù)官方公布的數(shù)據(jù)，截至2022年12月，英諾賽科歷史累計(jì)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(shí)間，就已經(jīng)超過了過去四年的累計(jì)出貨量。

伴隨著出貨量的暴增，必然有產(chǎn)能上的提高。去年上半年英諾賽科向電子發(fā)燒友網(wǎng)透露，當(dāng)時(shí)蘇州和珠海工廠的產(chǎn)能合計(jì)約為每月一萬片，而到了8月產(chǎn)能已經(jīng)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(jì)劃投資20億歐元，在馬來西亞建造第三個(gè)廠區(qū)，提升SiC、GaN的制造能力。新廠區(qū)主要設(shè)計(jì)外延和晶圓切割等前端工藝，預(yù)計(jì)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(nèi)GaN初創(chuàng)公司譽(yù)鴻錦也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了1.5萬片/月產(chǎn)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(lǐng)域滲透

氮化鎵也在向中高功率領(lǐng)域拓展。據(jù)了解，珠海鎵未來已經(jīng)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(dǎo)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(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域性能，并推出了三代650V氮化鎵場效應(yīng)晶體管。

安世半導(dǎo)體副總裁姜克日前出席南沙國際集成電路產(chǎn)業(yè)論壇時(shí)表示，未來汽車的800V構(gòu)架需要的1200V器件的話，業(yè)界給的主流答案肯定是碳化硅的；但預(yù)計(jì)未來三五年，縱向的GaN的器件方案將會(huì)推出。

國際功率巨頭更是對碳化硅和氮化鎵通吃的布局態(tài)度。英飛凌2022年投資20億歐元，在馬來西亞擴(kuò)展寬禁帶半導(dǎo)體的產(chǎn)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(tǒng)公司，以進(jìn)一步增強(qiáng)英飛凌在功率系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位。

集邦咨詢化合物半導(dǎo)體分析師龔瑞驕表示，氮化鎵在400V系統(tǒng)內(nèi)車載充電機(jī)的應(yīng)用中，可能與碳化硅材料形成競爭，但因?yàn)榈壊牧显诟邏荷系木窒蓿?00V系統(tǒng)領(lǐng)域短期內(nèi)應(yīng)該不會(huì)有競爭產(chǎn)生。據(jù)預(yù)測，到2025年左右，氮化鎵功率元件會(huì)小批量地滲透到低功率的OBC（車載充電機(jī)）和DC-DC（直流轉(zhuǎn)直流電源）中，2030年代工廠商會(huì)考慮將氮化鎵移入到逆變器。