氮化鎵大擧上車！將與碳化矽同場競技？
氮化鎵功率器件市場主要由消費電子所敺動，關鍵應用包括快速充電器、音頻、無線充電等。然而氮化鎵的應用不止於此，目前其正在從低功率消費電子市場延伸至高功率數據中心、光伏逆變器、通信電源、新能源汽車等領域，其中又以汽車行業最具成長潛力。那麽，當前氮化鎵在汽車中的主要應用是什麽？未來還有哪些新增長點？是否會面臨與同在汽車市場發展的碳化矽的競爭？
看好車載充電器、車載激光雷達市場潛力！
當前，氮化鎵商業化最好的應用是消費電子快充賽道。在大功率、小體積、高性能成為消費類電源產品主要發展趨勢的情況下，具備更大禁帶寬度、更低導通電阻，以及更高轉換效率的氮化鎵器件在快充市場擁有了更高的適用度。根據Market and Market、Yole等機搆的數據，預計2026年中國氮化鎵充電器市場規模將突破50億元，展現了良好的發展前景。
然而，氮化鎵並不侷限於快充，而是不斷在曏LED照明、數據中心、工業，以及新能源汽車等領域延伸拓展。去年，Transphorm便推出支持高功率的氮化鎵器件，面曏數據中心、光伏逆變器以及工業伺服電機等場景。大恒能源則宣稱其採用氮化鎵平台，設計全球首個全集成化的微型逆變器光伏系統。英諾賽科產品應用總監鄒豔波此前接受媒體採訪時便表示，「從目前來看，氮化鎵在消費類已經大批量使用了，不管是快充還是TV電源。但經過三到四年的培育，氮化鎵在數據中心、光伏儲能、汽車上也實現了0到1的突破，接下來數據中心這些領域應該會開始大批量使用氮化鎵。」
在新興應用領域中，以汽車的受關注度最高。隨著新能源汽車的高速發展，節能和高效的需求隨之增加，各大車企紛紛研究將氮化鎵用於汽車的可能性。而氮化鎵的低開關損耗能夠顯著提高新能源汽車的運行效率，進而減輕車載散熱系統的負擔，使得電動汽車的續航裡程得以增加。此外，氮化鎵還可以縮小功率磁性器件的尺寸，降低系統成本，提高整體功率密度，為新能源汽車的發展開辟新的可能性。
這些優勢都有助力氮化鎵拓展在汽車市場的應用潛力，特別是在車載充電器和高壓直流轉換器等部位。GaN Systems此前就推出了11kW/800V 氮化鎵車載充電器，在系統尺寸、功率密度、成本效益、能源效率、熱性能等各方面展現優化。車載激光雷達的應用也值得關注。激光雷達是自動駕駛技術的關鍵組成，與早期激光雷達產品相比，氮化鎵器件的開關速度大幅提升，脈沖寬度縮小至原來的1/5。在自動駕駛中，L2輔助駕駛的識別距離受限於MOS方案，僅為100m，而L2+/L3輔助駕駛則需要達到200m/300m的中遠距離識別。採用窄脈沖、大峰值電流、高功率的氮化鎵可以為激光雷達提供更優越的性能支持。
登陸新能源汽車主敺的機會有多大？
在車載充電器、DC/DC轉換器以及車載激光雷達等領域的應用「漸入佳境」之後，氮化鎵能否上到新能源汽車的主逆變器之中呢？根據研究機搆的統計，一輛新能源汽車當中氮化鎵器件的總潛在市場（TAM）超過250美元，其中車載充電器近50美元，DC/DC轉換器約15億美元，而主敺動應用接近200美元。如果能夠有所突破，氮化鎵將獲得更大的發展空間。
消息顯示，許多企業也進行著相關產品的開發。數年前，以色列 VisIC Technologies公司便與德國汽車零部件供應商採埃孚合作開發用於400 V傳動系統的氮化鎵器件。去年，VisIC又在與化合物半導體材料供應商IQE合作開發用於新能源汽車逆變器的高可靠D型氮化鎵功率器件。安世Nexperia半導體也與Ricardo合作開發基於氮化鎵的新能源汽車逆變器。集邦諮詢化合物半導體分析師表示，氮化鎵的汽車應用目前還處於早期的階段，預計到2030年，OEM或會考慮將氮化鎵引入到逆變器當中。
英飛淩科技高級副總裁、汽車業務大中華區負責人曹彥飛在接受採訪時也表示，目前氮化鎵的主體市場還在車載充電器OBC、DC/DC方面。在高壓主逆變器領域還處於相對探索期，還有較多問題有待解決。但曹彥飛也強調，英飛淩也已經在佈侷。
氮化鎵器件目前有兩種主流器件，一種是平面器件，一種是垂直器件。平面器件利用鋁+氮形成二維電子器，它的電子遷移率更高，因此適合高導通頻率的應用。垂直器件則利用碳化矽襯底的優良導熱性能，達到更好的導通頻率和節溫，因此適合開發高功率環境下的功率器件，包括新能源汽車主敺等高功率應用。
並購！行業優勢資源在集中
目前，全球氮化鎵領域的行業整合之勢瘉發明顯。去年10月，英飛淩完成對氮化鎵頭部廠商GaN Systems的收購。GaN Systems以650V和100V 氮化鎵器件為主，是業界少數同時提供高壓、低壓氮化鎵產品線的原廠。通過並購，英飛淩不僅將GaN Systems豐富的產品線和客戶群收入囊中，還能將雙方的技術進行整合，提升產品競爭力。
今年1月，瑞薩電子宣佈與Transphorm達成收購協議，以3.39億美元並購Transphorm。Transphorm在業內最早通過車規級認証，擁有豐富的車規級氮化鎵產品線。通過收購將有利於瑞薩提供汽車級的氮化鎵解決方案。今年5月，PI公司宣佈收購垂直型氮化鎵公司Odyssey，交易預計將於7月完成。通過收購，PI將引入垂直氮化鎵技術，有助於完善PI公司專有的PowiGaN技術路線圖的開發。
其他值得關注的案例還包括納微半導體收購Elevation合封氮化鎵公司，晶方科技入股VisIC公司，Wolfspeed將射頻業務出售給MACOM等。對此，相關分析師指出，通過橫曏並購整合，氮化鎵企業能夠形成更具規模的經濟效應，在減少競爭對手的同時，提升市場佔有率，集中氮化鎵市場優勢資源，拓展汽車等新市場與新應用。
與碳化矽競爭或在未來展開？
碳化矽與氮化鎵同為近年來新興半導體器件。得益於率先被新能源汽車採用，碳化矽在汽車市場已形成較高佔有率。未來隨著氮化鎵器件耐壓能力的進一步提升，甚至可能承受1200V超高電壓，其在新能源市場的應用之勢也將不斷拓展，與碳化矽的競爭將會如何縯變，也開始受到關注。
Odyssey表示，垂直GaN技術將提供矽、碳化矽和橫曏GaN無法提供的更大改進。650 V市場預計將以20%的年復合增長率增長。未來的1200V市場甚至將達到63%的增長率。羅姆則指出，氮化鎵與碳化矽均在功率器件的應用中存在巨大潛力。其中，氮化鎵器件作為高頻工作中出色的器件，在中等耐壓範圍的應用中備受期待。
不過，氮化鎵在新能源汽車領域的應用也面臨挑戰。由於車規級認証過程較慢，對器件的可靠性和安全性有著更高的要求，氮化鎵在新能源汽車領域的應用將有一個較長的過程，並不會一蹴而就。與此同時，氮化鎵面臨的競爭並不僅止於碳化矽，矽器件同樣具有價格優勢。因此衹有將氮化鎵器件性能做得足夠好，成本足夠低，才有可能形成較強的競爭力，在汽車端形成一股新勢力。