氮化镓（GaN）未来趋势如何？

这两年，氮化镓出现的频率实在太高了。

自2018年氮化镓快充进入国内市场以来，充电器的发展犹如坐上了腾飞的火箭，功率越来越大，从最初的5瓦到现在的超百瓦。

在移动充电器市场潜伏许久之后，电动车的快速成长，为氮化镓带来了新的机遇。

今年，马斯克计划在下一代电动汽车动力系统中减少SiC晶体管75%的使用量,氮化镓（GaN）上车的声音似乎又多了起来。

根据Yole的预测，2023年SiC渗透率将达到3.75%，而GaN渗透率则会达到1.0%。

氮化镓是由镓（原子序数31) 和氮（原子序数7) 结合而来的化合物，拥有稳定六边形晶体结构的宽禁带半导体材料。GaN 的禁带宽度为 3.4eV，是硅的 3 倍多。

氮化镓禁带宽度决定了其所能承受的电场，使它具有非常细窄的耗尽区，从而可以开发出载流子浓度非常高的器件结构。

因此，GaN 相比传统的硅，可以在更小的器件空间内处理更大的电场，运行速度快100倍，同时还有耐高温、低损耗等特点。

GaN有别于SiC直接在汽车领域“开枝散叶”，其在消费电子市场“潜伏”许久之后，才逐步在数据通信、汽车、工业等市场显露头角。

在汽车领域，GaN主要应用于48V系统的功率电子、车载充电机和DC/DC转换器，将来可以扩展到逆变器。

氮化镓的汽车应用

以车载充电机（OBC）为例，使用GaN的器件，可以实现尺寸上减少到原来的五分之一，充电效率可以增加到98%，损耗下降 33%，并且减小散热的结构。

硅与氮化镓车载充电器的比较

在DC/DC转换器方面，可从水冷设计改为风冷，功率密度将从3kw/L增加到 4.6kw/L，体积下降50%。牵引逆变器成本功率密度将从4.0kw/L增加到 33kw/L，体积下降 88%。

水冷走向风冷的 DC-DC 及 GaN 逆变器

氮化镓器件用于新能源汽车的车载充电器、DC/DC转换器等领域时，可在节能70%的同时使充电效率达到98%，增加5%续航，目前已有丰田、宝马等多家汽车厂商入局氮化镓领域。

彭博新能源财经数据显示，2018年电动汽车年用电量为60太瓦时（TWh）。到2040年，如果电动汽车使用量增加7%，用电量将达到2333太瓦时，只有采用宽带隙半导体才能推进节能减排。

据Yole预测，车用GaN将从2021年的530万美元增长到2027年的3.09亿美元，CAGR高达97%。

氮化镓的应用版图也在逐步扩大，除了快充和电动汽车，氮化镓下游应用还切中了“新基建”中5G基站、特高压、新能源充电桩、城际高铁、数据中心、军事雷达等主要领域需求。

2017年-2021年，氮化镓市场规模从78.7亿元提高至358.3亿元，年复合增长率40.1%。头豹研究院指出，随着氮化镓在新能源汽车应用渗透率提升，及在垃圾处理领域等应用的拓展，预计到2026年氮化镓市场规模将增长至1029.7亿元，年复合增长率27.7%。

近年来，很多本土企业也逐步掌握了GaN的晶圆制造能力，并将其视为换道超车的重要领域，包括沃泰芯半导体，也在此行列之内。

沃泰芯半导体将持续布局GaN产业链，积极推动技术、工艺、产品积累，以满足市场对于大尺寸、高质量、高一致性、高可靠性GaN外延材料以及GaN芯片的需求。