前言

氮化鎵器件在快充等小功率應用上，已經充分驗證了器件的可靠性和壽命。使用第三代半導體在快充上，可以提升功率密度，減小充電器體積，提供更多接口，對消費者更加友好。對于大功率應用來說，使用氮化鎵器件能夠顯著降低開關損耗，提升轉換效率，并降低散熱需求和總體成本。

目前新能源汽車，光伏以及儲能的高速發展，為第三代半導體在大功率場景應用鋪平了道路，也為第三代半導體帶來了新的平臺。目前已經有氮化鎵器件應用在大功率戶外電源產品上，將氮化鎵低損耗的特性引入，減輕設備重量，提升消費者的使用體驗。

(相關資料圖)

以大功率戶外電源為例，650V耐壓的氮化鎵器件已經應用在功率為2200W的戶外電源中，提高了PFC工作頻率，減小磁性元件體積。還有多款大功率PC電源也已經引入氮化鎵器件到PFC電路中，提高轉換效率，沖擊更高能效標準。

通過充電頭網的拆解文章，發現了氮化鎵已經在大功率場合中展露頭角，拋磚引玉，氮化鎵未來的發展還需要整個行業的共同努力。

世界氮化鎵日由來

氮化鎵是一種由氮和鎵結合而來的化合物，其中氮在元素周期表排序第7位，鎵排序第31位，7月31日世界氮化鎵日因此得名，同時也以英文名GaN Day傳播到全球，并獲得行業廣泛認可。自2020年充電頭網聯合多家第三代半導體企業首次提出GaN Day這一紀念日，到目前已經有3年多的市場沉淀。

每年GaN Day前后，第三代半導體行業都將舉辦相關活動用于紀念氮化鎵新技術在眾多領域的革新應用，今年也不例外。7月31日是世界氮化鎵日，本次充電頭網以世界氮化鎵日為契機，收集眾多行業大咖對第三代半導體行業未來展望，共同探討行業的現在與未來。

大咖說

Innoscience 英諾賽科

CEO 吳金剛

氮化鎵是第三代半導體領域的明星材料，2020年在手機快充領域得到爆發性應用，實現了氮化鎵產業的第一個小高峰。2022年，除了龐大的消費電子市場，在AI、通信、自動駕駛、儲能等新技術的推動下，數據中心、汽車電子、新能源等領域對氮化鎵的需求也逐漸顯現。2023年上半年，氮化鎵廠商新品頻發，行業并購、出貨猛增等眾多利好消息接踵而來，呈現出一片欣欣向榮的景象。

英諾賽科作為氮化鎵行業的領先代表，出貨量已突破2.7億顆，2023年上半年銷售額相比去年同期增長了500%，產品應用也從消費類電子逐步拓展到數據中心、汽車電子、新能源與儲能領域。相較于其他氮化鎵公司，英諾賽科擁有更為先進的8英寸硅基氮化鎵研發和制造平臺，覆蓋高、中、低壓全系列氮化鎵產品，當前產能已達到每月15000片，具備大規模量產的優勢。同時集設計、研發、生產與銷售于一體，能夠快速實現產品的更新迭代，推進終端應用。未來氮化鎵市場還將持續增長，英諾賽科也希望與上下游企業共同攜手，逐步引領氮化鎵產業鏈走向規范化，加速行業生態的構建。

Power Integrations

市場營銷副總裁 Doug Bailey

Power Integrations發現，對于高性能的緊湊型電源而言，氮化鎵是成本最低的方案。這是因為氮化鎵效率高，可減少或消除對散熱片的需求，并允許設計人員使用簡單的反激拓撲結構，從而省去LLC或非對稱半橋(AHB)等復雜拓撲結構所需的額外開關。

但是，要優化氮化鎵的潛力，就需要新的系統級思維。由于氮化鎵更接近于理想開關，因此已無需使用當初為彌補硅開關的缺點而發明的舊拓撲結構。具體而言，氮化鎵器件的開關切換速度非常快，柵極電容和輸出電容COSS非常低。但這也帶來了一系列不同的設計挑戰。Power Integrations發現，使用氮化鎵的最佳方法是將其與控制器IC集成到一個封裝中。我們開發了氮化鎵子系統，如InnoSwitch?反激式電源IC、功率因數校正HiperPFS-5?器件和LytSwitch-6? LED驅動器。我們已經開發的產品在筆記本電腦適配器、手機充電器、小型電源、LED照明等方面表現出色，但還有許多應用有待我們去開發，因此最大的挑戰是完成這些系統級設計并將其推向市場。

由于氮化鎵接近理想開關，我認為“應選盡選”：只要能上，就應該使用氮化鎵。我認為氮化鎵基本上會取代較低電壓的產品 - 從市電電壓到1200V；大體而言，氮化鎵將在一定功率范圍內占據整個市場，尤其是可變功率應用。這與氮化鎵的技術發展有關：隨著氮化鎵電壓的提高，它將取代碳化硅；隨著其載流能力的提高，氮化鎵將取代IGBT。

CorEnergy 能華

創始人兼總經理 朱廷剛

在又一個國際氮化鎵日到來之際，作為一名長期耕耘在氮化鎵領域的老兵，我很高興看到使用氮化鎵材料制備的芯片及其應用方案被越來越多的客戶認可和使用。今年上半年在深圳舉辦的充電頭展會，參展的廠商和參觀的客戶數量之多，就說明了氮化鎵這個行業目前有多火熱。在“雙碳”的背景下，幾乎所有的產業結構將面臨深刻的低碳轉型挑戰，新的半導體材料技術將會引領能源產業變革，實現創新驅動發展。氮化鎵芯片能夠給電源功率模塊帶來在性能、尺寸和重量等方面的優勢，意味著GaN可以為可持續性的減少碳排放做出重大貢獻。

能華半導體的愿景就是用GaN塑造一個更綠色的世界。在應用領域方面，氮化鎵在消費電子領域還會有很大的成長空間。因為越來越多的消費者已經崇尚于使用體積小、重量輕、速度快的快充充電頭，這給氮化鎵充電頭提供了一個很好的市場機遇。同時PD 3.1快充標準的發布，對于充電行業而言是一次里程碑的升級，突破了長期以來的100W限制，實現了240W的翻倍式增長，同時輸出電壓也實現了最高48V的覆蓋，可滿足消費類、工業類等多領域產品的應用，使得快充可適用市場得到進一步擴大。

同時，PD標準的統一和升級，有利于消費者在更多的產品品牌和類型中選擇符合自己需求的充電頭，推動需求的進一步增長。另外，氮化鎵在儲能、數據中心和新能源領域，未來2-3年將會出現爆發性的增長。比如，氮化鎵可以助力新型電動車充電樁的開發，實現充電數分鐘，續航數百公里這樣的目標，從而消除電動車車主的里程焦慮，助推電動車的發展。

我相信，未來幾年，氮化鎵會比當下的碳化硅還要火熱。因此，能華半導體的研發、產品和應用開發，也在從消費電子走向工業級的應用。在行業競爭格局方面，歐美企業在基礎技術、創新和專利積累等方面仍然具有較大優勢，而國內在應用、市場和制造方面有優勢，并且在技術創新上正迎頭趕上。在自主國產替代的背景下，在再全球化的趨勢下，中國的企業包括能華半導體已經，也將會繼續取得長足的進步，為低碳綠色的世界做出自己的一份貢獻。

DGCX 成希電子

CEO 劉愿新

從手機、筆記本充電器到戶外移動電源、智慧照明、車載充電/電能轉換設備，氮化鎵技術具有非常高的市場規模和技術上升空間，代表了新一代充電技術發展方向。可以預見未來氮化鎵充電領域，產品將重點圍繞低損耗、高穩定性、高功率密度。而隨著氮化鎵技術的不斷發展，氮化鎵技術也就改變我們的生活，未來很多新興領域比如電力傳輸，醫療設備，光伏儲能，電動汽車，航空電源等新場景上又一次新的能源轉換“革命”。

GaN Systems

業務開發副總裁 莊淵棋

以氮化鎵、碳化硅為首的第三代半導體發展，對支撐國家雙碳目標實現、并實現高度智能化、數字化及電氣化的社會上，扮演舉足輕重的角色。氮化鎵功率半導體尤其正處應用爆發的轉折點，應用領域正從手機快充快速向數據中心、再生能源、工業及電動車領域擴展，對這些應用領域中電力系統效率優化做出貢獻。

電動車作為氮化鎵功率半導體的殺手級應用，近年發展態勢猛烈，銷量屢創新高。我國在新能源車發展上領先全球，不僅銷量水平早已超越其他國家，消費者對電動車選購的態度也正從購車補貼逐漸轉移，進而根據功能與價格作為衡量指標。對此，繼碳化硅后，氮化鎵功率半導體成為電動車廠另一項重點研發項目，致力透過氮化鎵功率器件卓越特性，為電動車帶來效率、續航里程、甚至總物料成本上的突破，我們也已觀察到氮化鎵在車載充電器及DC-DC轉換器上的應用正加速實現。

利用氮化鎵技術提高效率、功率密度、與經濟效益的新興應用已經出現，功率半導體在整體半導體市場景氣下修階段仍維持強勁漲勢，我們期望看到更多跨產業鏈合作及人才投入，為氮化鎵功率半導體技術縮短學習曲線，并開啟更多應用可能。

Vergiga 威兆

董事長 李偉聰

近幾年在全產業鏈的共同努力下，氮化鎵功率器件迅速占領快充消費類市場，基本實現了對硅基器件的市場替代。從最初的65W發展到如今的18W-300W PD快充，氮化鎵器件向市場證明了其優越的性能及帶來的體積和成本優勢，其可靠性也逐步被市場所認可。在市場的推動及產業界的努力下，氮化鎵功率器件的成本已逐步下探至接近硅基器件，有望在其余消費類市場如家電、適配器等實現硅基器件的市場替代。同時，基于氮化鎵器件性能和可靠性的逐步改善及市場認可度提升，各大廠商積極布局并推進氮化鎵器件在工業端的應用，如微型逆變器、數據中心、儲能等。國產化方面，國內氮化鎵器件已具備從襯底外延到成品的全國產化產業鏈，有望在第三代半導體器件實現彎道超車。

威兆半導體始終聚焦功率器件研發與應用技術研究，憑借十年的攻關已成為少數同時具備硅基低壓、中壓、高壓全系列功率MOSFET / IGBT單管和模塊，以及特殊半導體制程設計能力的先進半導體設計公司。同時，威兆積極布局第三代半導體，研發多款SiC MOSFET和GaN HEMT系列產品，加速功率器件國產自主化進程。

TI 德州儀器

氮化鎵產品線經理 Abhi Muppiri

在數據中心、通信電源、光伏逆變器、電力輸送等應用中，氮化鎵 (GaN) 正成為提高功率密度和電源效率的關鍵技術。使用 GaN 替代硅的公司數量也在迅速增長。在德州儀器看來，以下三個原因解釋了 GaN 如何帶來電源管理變革：

首先，雖然 GaN 被認為是一項充滿挑戰性的設計技術，德州儀器通過在芯片中集成柵極驅動器和多種保護功能，簡化了 GaN 設計，可使設計人員更大程度地利用這項技術的優勢。

其次， GaN已發展了多年，具有一定的可靠性。德州儀器 GaN 芯片通過了 4,000 萬小時以上的可靠性測試及車規級認證，在要求嚴苛的工業領域也已有超過五年的應用。

最后，盡管目前 GaN 芯片比硅芯片價格高，但 GaN 帶來的系統成本優勢、效率和功率密度的提升能超過初始投資的價值。例如，在 100 兆瓦數據中心中，使用基于 GaN 的電源管理系統，即使效率增益是 0.8%，也能在 10 年間節約近 5000 萬元的能源成本。

LIHOMICRO 力宏微

CEO 鐘惠生

隨著半導體器件的飛速發展，目前第三代半導體已經進入了新能源汽車，光伏逆變，5G基站，PD快充等領域，SIC器件主要應用在新能源汽車和工控等領域，Gan器件主要應用在5G基站及消費電源等領域。相較于傳統硅器件，SIC MOS是高壓大電流的導通電阻小，開關速度快,特別適用于新能源汽車的逆變應用。隨著新一輪的產業發展，這對第三代半導體器件意味著一個巨大的市場前景。LIHOMICRO的SIC器件針對客戶群體的不同需求及越來越多客戶的使用，將會在SIC器件上完善技術的升級和產品的迭代，有望催生新一輪成長。

TAGOR 泰高

市場拓展副總 潘秋雄

在討論氮化鎵材料（GaN）的特性時，我們不能僅僅把它局限于電源產品上的應用。因為GaN具有眾多出色的性能，尤其在無線通信市場方面，它的應用非常適合。泰高技術有限公司是一家專注于氮化鎵射頻前端芯片的半導體公司。憑借著在氮化鎵射頻領域的發明專利，該公司成功研發了一系列高功率氮化鎵射頻前端芯片。

這些創新的芯片能夠顯著提升無線通信距離并提高圖像傳輸質量。采用泰高技術的氮化鎵設計，這些芯片具有更高的功率密度和更低的能耗。這項創新技術不僅提升了產品的整體性能，而且對無線通信領域帶來了革命性的突破。泰高技術的氮化鎵射頻器件的關鍵技術，使得在城市密集區域的覆蓋范圍增加了4.5倍。此外，在視線受限的環境中，傳輸距離擴大了2倍，并且傳輸速率提高了2-4倍。同時，功率損失減少了10倍以上，但保持了相同的通信范圍和傳輸量。

充電頭網總結

第三代半導體的廣泛應用，改寫了傳統的電源轉換方式，通過降低的開關損耗，提升電源的開關頻率，一方面減小電源體積，另一方面提升轉換效率，為消費者帶來可感知的科技進步。展望未來，氮化鎵器件將在更高功率的應用中發揮價值，提升電源系統的效率，減少電能的浪費，貫徹綠色低碳理念。

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