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第三代半導(dǎo)體行業(yè)已進(jìn)入加速發(fā)展階段。
氮化鎵行業(yè)加速發(fā)展，競爭格局迎來巨變
在碳化硅市場，包括意法半導(dǎo)體、Wolfspeed、英飛凌、羅姆、安森美等國際碳化硅器件大廠基本上每家廠商在手訂單都在10億美元以上；中國廠商方面，雖然目前訂單量暫時(shí)不如國外傳統(tǒng)功率大廠，但以天岳先進(jìn)、東莞天域、瀚天天成、三安光電等為代表的廠商的在手訂單也都超過了10億元人民幣，整個(gè)行業(yè)呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。
而在氮化鎵市場，最近一兩年也發(fā)生了天翻地覆的變化。在消費(fèi)電子領(lǐng)域，隨著氮化鎵充電器的系統(tǒng)成本逐漸已經(jīng)和硅基充電器實(shí)現(xiàn)持平，加速了氮化鎵在消費(fèi)電子市場的快速普及；除了消費(fèi)電子外，在新能源汽車、光伏/儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心等新興市場，伴隨著客戶接受度及滲透率的不斷提高，行業(yè)內(nèi)大單也已經(jīng)開始陸續(xù)出現(xiàn)。
值得重點(diǎn)注意的是，雖然二者都屬于三代半的“當(dāng)紅炸子雞”，不過碳化硅和氮化鎵在競爭格局方面完全不同。其中，碳化硅市場目前仍以傳統(tǒng)功率大廠為主導(dǎo)。而在氮化鎵行業(yè)，目前雖然有一些廠家開始嶄露頭角，但整體而言，整個(gè)行業(yè)仍然處于“春秋戰(zhàn)國”時(shí)代，不管是老牌廠商還是新興玩家，未來都有脫穎而出的機(jī)會(huì)。
從最近一兩年競爭格局的變化也可以很好的反應(yīng)氮化鎵行業(yè)的演變及發(fā)展情況。
根據(jù)TrendForce的數(shù)據(jù)，在2021年，全球氮化鎵前5大廠商為Navitas、PI、英諾賽科、EPC和Transphorm，其中Navitas市場份額近30%，國內(nèi)廠商英諾賽科市場份額為20%；一年之后，TrendForce再次發(fā)布市場份額數(shù)據(jù)，據(jù)其數(shù)據(jù)顯示2022年P(guān)I以20%的市占率排名第一，納微半導(dǎo)體緊隨其后以17%的市場率排名第二。此外，英諾賽科、EPC、GaN Systems、Transphorm分別占據(jù)16%、15%、12%、9%的市場份額。
時(shí)間來到2023年，整個(gè)氮化鎵發(fā)展提速明顯。傳統(tǒng)廠商方面，英飛凌在3月宣布以8.3億美元收購GaN Systems，羅姆在7月發(fā)布650V GaN HEMT和柵極驅(qū)動(dòng)用驅(qū)動(dòng)器等于一體的Power Stage IC‘BM3G0xxMUV-LB’系列新品，以強(qiáng)化自身在氮化鎵領(lǐng)域的競爭力？梢钥吹，傳統(tǒng)功率大廠已經(jīng)明顯開始在氮化鎵領(lǐng)域發(fā)力；與此同時(shí)，以英諾賽科、鎵未來為代表的中國廠商，也在出貨量上一路狂奔？梢灶A(yù)見的是，2023年全球GaN功率半導(dǎo)體市場份額排名劇烈變化已不可避免。
多家廠商業(yè)績翻倍！氮化鎵行業(yè)迎來發(fā)展甜蜜點(diǎn)
作為國內(nèi)氮化鎵領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，英諾賽科的發(fā)展可謂是為行業(yè)指明了方向。
據(jù)了解，英諾賽科采用IDM模式運(yùn)營，集芯片設(shè)計(jì)、外延生長、芯片制造、測試于一體，擁有全球最大的8英寸硅基氮化鎵晶圓的生產(chǎn)能力，目前產(chǎn)能已達(dá)到15000片/月。近年來，隨著公司產(chǎn)品在消費(fèi)類（快充、手機(jī)、LED）、汽車激光雷達(dá)、數(shù)據(jù)中心、新能源與儲(chǔ)能領(lǐng)域的逐漸落地，公司不管是出貨量還是業(yè)績都實(shí)現(xiàn)爆發(fā)式增長。
在2022年，公司的氮化鎵出貨量累計(jì)突破1億顆，銷售額同比實(shí)現(xiàn)300%的增長；2023年Q1，公司僅用一個(gè)季度就實(shí)現(xiàn)5000萬顆的出貨，銷售額達(dá)1.5億，是去年同期的4倍；到2023年8月16日，公司宣布氮化鎵芯片出貨量成功突破3億顆，這意味著公司僅用一個(gè)半季度就實(shí)現(xiàn)了出貨量的翻倍，并且在上半年銷售額同比增長500%，增長勢頭迅猛。
英諾賽科氮化鎵芯片出貨量成功突破3億顆
資料來源：英諾賽科
隨著市場需求的急劇增長，目前英諾賽科的產(chǎn)品已經(jīng)明顯處于供不應(yīng)求的情況。為此，公司也在積極進(jìn)行產(chǎn)能的擴(kuò)展，預(yù)計(jì)到2025年，公司珠海和蘇州兩大基地的月產(chǎn)能將由現(xiàn)在的15000片/月提升到70000片/月。憑借在規(guī)；、可靠性與成本上的極大優(yōu)勢，未來公司或?qū)⒊蔀橥苿?dòng)行業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)力量。
此外，納微半導(dǎo)體（ Navitas Semiconductor ）也是氮化鎵得先行者之一，公司的客戶主要涵蓋三星、LG、OPPO、小米、Anker、Dell、聯(lián)想等一線消費(fèi)電子品牌。
在2021年1月，納微半導(dǎo)體宣布已向市場成功交付超過1300萬顆氮化鎵（GaN）功率IC，超過100款使用納微GaNFast氮化鎵科技的快充充電器已經(jīng)走向市場；2022公司無故障氮化鎵累計(jì)出貨量已超過4千萬顆，2022年全年凈收入較2021年增長60%。
而到2023年3月20日，納微半導(dǎo)體宣布已出貨超7500萬顆高壓氮化鎵功率器件，意味著公司僅用一個(gè)季度就接近實(shí)現(xiàn)出貨量的翻倍增長，并且2023年Q1凈銷售額同比接近翻番，待出貨訂單也同比增長50%，與客戶量產(chǎn)和在研項(xiàng)目的價(jià)值總額達(dá)7.6億美元；Q2季度，公司總收入1,810萬美元，同比增長110%，環(huán)比增長35%，在研客戶項(xiàng)目增長30%，總量超過10億美元，各大市場都實(shí)現(xiàn)了增長，并且氮化鎵累計(jì)已發(fā)貨超過1億顆。
實(shí)際上，行業(yè)內(nèi)除了英諾賽科和納微半導(dǎo)體外，其他氮化鎵廠商的發(fā)展勢頭也非常猛烈。
根據(jù)華潤微的最新披露，公司碳化硅和氮化鎵均進(jìn)入上量階段,2022年?duì)I收同比增長324%，預(yù)期2023年第三代半導(dǎo)體營收將較去年實(shí)現(xiàn)翻番，營收規(guī)模將突破億元關(guān)口；氮矽科技旗下的增強(qiáng)型氮化鎵產(chǎn)品出貨量已經(jīng)突破100萬顆，實(shí)現(xiàn)了公司在適配器電源市場從無到有的突破；鎵未來早在2021公司就已經(jīng)接收300萬顆快充芯片訂單，在2022年公司再次拿下千萬顆以上級(jí)別的氮化鎵大單，據(jù)鎵未來預(yù)計(jì)近三年公司營收可實(shí)現(xiàn)600%的年復(fù)合增長。
快充只是開始，中、大功率應(yīng)用將支撐GaN指數(shù)級(jí)增長
按下游應(yīng)用來看，GaN功率半導(dǎo)體憑借轉(zhuǎn)換效率高、能量損耗小等優(yōu)勢，成為電源供應(yīng)單元的理想材料，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。
GaN功率芯片主要運(yùn)用場景
資料來源：納微半導(dǎo)體
1、消費(fèi)電子約30億顆/年的GaN芯片機(jī)會(huì)
氮化鎵在電力電子領(lǐng)域主要優(yōu)勢在于高功率、低損耗與高頻率，這些特性令其在充電器行業(yè)大放異彩。
從用量來看，隨著高功率的發(fā)展趨勢，一個(gè)電源適配器需要使用量由1顆增加至3顆，單件價(jià)值量可提升2-3倍；從需求來看，從2018年前后開始，氮化快充充電器進(jìn)入國內(nèi)市場，從從最初的 5W，到現(xiàn)在的300W，即使面臨全球消費(fèi)市場疲軟的沖擊，但每年20億臺(tái)消費(fèi)電子設(shè)備的市場仍然能為氮化鎵企業(yè)帶來30億顆GaN芯片的機(jī)會(huì)。從市場規(guī)模來看，根據(jù)Yole和Navitas預(yù)測，2020年全球消費(fèi)電子（含手機(jī)）GaN功率市場規(guī)模達(dá)1259萬美元，預(yù)計(jì)2026年達(dá)到8.7億美元，2020-2026 CAGR有望達(dá)到103%。
主要廠商業(yè)務(wù)方面，據(jù)悉，英諾賽科目前已經(jīng)與OPPO、vivo、小米、聯(lián)想、榮耀、摩托羅拉等頭部手機(jī)品牌展開合作，逐步將氮化鎵充電器作為手機(jī)標(biāo)配充電器投入市場，用戶接受度極高；安克、倍思、綠聯(lián)、努比亞等消費(fèi)類電商也紛紛推出采用英諾賽科氮化鎵芯片的快充產(chǎn)品，包括安克聯(lián)合英諾賽科、南芯等發(fā)布的基于AllGaN技術(shù)的全氮化鎵快充，也迅速成為熱潮；納微半導(dǎo)體在消費(fèi)電子的客戶訂單需求強(qiáng)勁勢頭延續(xù)到了第二季度，加上第一季度20款新品快充和超快充充電器，現(xiàn)有開發(fā)中的項(xiàng)目超150個(gè)，項(xiàng)目價(jià)值總額超過1億美元。
英諾賽科聯(lián)合安克推出全球首款全氮化65W快充
資料來源：英諾賽科
2、數(shù)據(jù)中心氮化鎵從2023年開始放量
數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)由PSU電源供應(yīng)單元（包含PFC功率因數(shù)修正器、LLC諧振轉(zhuǎn)換器）與DC/DC等部分組成，涉及大量功率器件。
從價(jià)格來看，數(shù)據(jù)中心PSU高功率趨勢有望提高單機(jī)GaN價(jià)值量。根據(jù)GaN System和Navitas預(yù)測，PSU單機(jī)功率正在從2千瓦逐步往3千瓦提高，PSU GaN單機(jī)價(jià)值量有望提升至75美元，預(yù)計(jì)2030年總出貨達(dá)到每年1300萬臺(tái)，對(duì)應(yīng)10億美元市場份額。
主要廠商業(yè)務(wù)方面，據(jù)了解，納微半導(dǎo)體23Q2數(shù)據(jù)中心現(xiàn)有客戶項(xiàng)目10個(gè)，項(xiàng)目價(jià)值總額超過6,000萬美元。在研項(xiàng)目數(shù)量增長超過 50%，全新3.2kW基于GaN IC的服務(wù)器電源平臺(tái)提供了業(yè)界領(lǐng)先的100W/inch3和超過96%的效率，超過了歐盟的Titanium鈦金級(jí)別規(guī)范，將于2023年Q4投入市場，并且預(yù)計(jì)在2024年開始全面放量；英諾賽科氮化鎵數(shù)據(jù)中心解決方案包括鈦金級(jí)2KW PSU，48V-12V 600W/1000W 電源模塊等，據(jù)介紹其全鏈路氮化鎵方案能夠幫助數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)減少50%的損耗；此外，業(yè)內(nèi)包括浪潮信息、華為、超聚變等知名供應(yīng)廠商均已采用GaN技術(shù)，設(shè)計(jì)具有更高功率密度、能效表現(xiàn)更好的電源供應(yīng)器。
英諾賽科氮化鎵數(shù)據(jù)中心解決方案2KW PSU產(chǎn)品
資料來源：英諾賽科
3、新能源汽車數(shù)億美元GaN大單開始陸續(xù)出現(xiàn)
GaN功率IC在汽車中主要用于OBC車載充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器、BMS電池管理系統(tǒng)、主驅(qū)逆變、激光雷達(dá)等，汽車電動(dòng)化趨勢有望推動(dòng)汽車成為未來GaN功率半導(dǎo)體增長最快的細(xì)分領(lǐng)域。根據(jù)Navitas預(yù)測，2026年全球電動(dòng)汽車GaN功率市場規(guī)模達(dá)7.2億美元，2020-2026 CAGR有望達(dá)到320%。
電動(dòng)汽車GaN 應(yīng)用場景
資料來源：Navitas
從市場表現(xiàn)來看，2021年9月，GaN Systems與寶馬簽訂了產(chǎn)能協(xié)議，為寶馬汽車提供高性能GaN功率晶體管，合作金額高達(dá)1億美元（近6.5億人民幣）。同年11月，GaN Systems宣布獲得寶馬集團(tuán)等1.5億美元（約9.58億人民幣）融資；NexGen Power Systems近日宣布，他們與通用汽車合作的GaN主驅(qū)項(xiàng)目已獲得美國能源部 (DoE) 的資助，預(yù)計(jì)將于 2023 年第三季度開始全面生產(chǎn)；納微的氮化鎵器件目前已投產(chǎn)或開發(fā)中的車載、充電樁客戶項(xiàng)目達(dá)25個(gè)，項(xiàng)目價(jià)值超3億美元，包括有望于2024年發(fā)布估值1,500萬至2,000萬美元的某頭部車企車載充電機(jī)設(shè)計(jì)；英諾賽科早在2020年 100V 低壓GaN 成功導(dǎo)入禾賽激光雷達(dá)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2023年4月英諾賽科低壓產(chǎn)品從工業(yè)級(jí)應(yīng)用進(jìn)軍到車規(guī)級(jí)應(yīng)用，成功進(jìn)入汽車激光雷達(dá)市場，目前公司已與超過5家激光雷達(dá)廠商深入合作，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。
GaN Systems 800V 氮化家車載充電器
資料來源：GaN Systems
4、光伏/儲(chǔ)能，氮化鎵滲透率不斷提高
GaN功率IC在光伏發(fā)電中主要用于逆變器和配套儲(chǔ)能中，碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)推動(dòng)光伏發(fā)電與配套儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)量上升，有望推動(dòng)GaN功率半導(dǎo)體持續(xù)放量。根據(jù)Yole和Navitas預(yù)測，2026年全球光伏發(fā)電GaN功率市場規(guī)模達(dá)1.9億美元，2020-2026CAGR有望達(dá)到208%。
光伏及儲(chǔ)能系統(tǒng)GaN應(yīng)用示意圖
資料來源：Navitas
從相關(guān)廠商最新動(dòng)態(tài)來看，EPC的GaN器件已經(jīng)在光伏企業(yè)Solarnative微型光伏逆變器Power Stick中大規(guī)模使用，在大幅度縮小尺寸的同時(shí)，依然保證了96%的高效率；蜂巢能源近日稱，公司的超薄戶儲(chǔ)逆變器搭載了GaN技術(shù)，在能效上可提升1-2個(gè)百分點(diǎn)達(dá)到98%以上；納微半導(dǎo)體近日指出，公司在在太陽能逆變器和能源儲(chǔ)存系統(tǒng)（ESS）中GaN的采用率迅速增加，投產(chǎn)或開發(fā)中的客戶項(xiàng)目超35個(gè)，每個(gè)太陽能/ESS在研客戶項(xiàng)目的預(yù)估收入增長超過100%，項(xiàng)目價(jià)值總額超1.5億美元。
氮化鎵是第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域的明星材料，2020年在手機(jī)快充領(lǐng)域得到爆發(fā)性應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了氮化鎵產(chǎn)業(yè)的第一個(gè)小高峰。2022年，除了龐大的消費(fèi)電子市場，在服務(wù)器、通信、新能源汽車、光伏/儲(chǔ)能等新技術(shù)的推動(dòng)下，數(shù)據(jù)中心、汽車電子、新能源等領(lǐng)域?qū)Φ壍男枨笠仓饾u顯現(xiàn)。
2023年上半年，氮化鎵廠商新品頻發(fā)，行業(yè)并購、出貨猛增等眾多利好消息接踵而來，呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的景象。未來，GaN有望于高頻、高功率等場景進(jìn)一步逐步替代Si，在功率器件中滲透率逐步上升，為GaN功率IC提供更大的市場空間。
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