新微半導(dǎo)體：深耕GaN功率半導(dǎo)體，迎接多重機遇與挑戰(zhàn)

回顧2024年，碳化硅和氮化鎵行業(yè)在多個領(lǐng)域取得了顯著進步，并經(jīng)歷了重要的變化。展望2025年，行業(yè)也將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。為了更好地解讀產(chǎn)業(yè)格局，探索未來的前進方向，行家說三代半與行家極光獎聯(lián)合策劃了《第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)-行家瞭望2025》專題報道。

本期嘉賓是新微半導(dǎo)體研發(fā)高級經(jīng)理雷嘉成。接下來，我們將繼續(xù)邀請更多領(lǐng)軍企業(yè)參與《行家瞭望2025》，敬請期待。

功率 GaN 市場受多重因素影響

創(chuàng)新、競爭等驅(qū)動未來發(fā)展

行家說三代半：2024年全球GaN功率半導(dǎo)體市場增速較去年有所下降，您如何看待GaN功率半導(dǎo)體需求出現(xiàn)較大波動的背后原因？

雷嘉成：在我看來， GaN功率半導(dǎo)體需求短時間內(nèi)波動是正常的，是多種因素共同作用的結(jié)果，主要包括以下幾點：

第一，宏觀經(jīng)濟環(huán)境影響。全球經(jīng)濟復(fù)蘇進程仍存在不確定性，抑制了消費電子、汽車等關(guān)鍵領(lǐng)域的市場需求，進而影響了GaN功率半導(dǎo)體的市場表現(xiàn)。

第二，市場供需失衡。盡管GaN功率半導(dǎo)體市場整體仍處于增長階段，但短期內(nèi)的供需失衡問題對市場增速產(chǎn)生了影響。一方面，前期產(chǎn)能的快速擴張導(dǎo)致市場供應(yīng)過剩；另一方面，需求端的增長未能及時跟上供應(yīng)的增加。這種供需失衡導(dǎo)致了市場增速的放緩。

第三，行業(yè)競爭加劇。隨著GaN功率半導(dǎo)體市場的快速發(fā)展，越來越多的企業(yè)進入該領(lǐng)域，市場競爭加劇。這不僅導(dǎo)致了市場份額的重新分配，還使得價格競爭更加激烈，進一步壓縮了企業(yè)的利潤空間，從而影響了市場整體的增長速度。

第四，技術(shù)有待提升。盡管GaN具有高效能和高性能優(yōu)勢，但其技術(shù)成熟度和成本仍面臨挑戰(zhàn)，同時傳統(tǒng)硅基半導(dǎo)體及其他第三代半導(dǎo)體材料（如SiC）也在不斷優(yōu)化，與GaN形成了競爭關(guān)系。這種技術(shù)競爭在一定程度上分散了市場需求，導(dǎo)致GaN功率半導(dǎo)體的增速放緩。

盡管如此，從長期來看，GaN功率半導(dǎo)體仍具有廣闊的發(fā)展前景，特別是在消費電子、數(shù)據(jù)中心、新能源汽車和光伏逆變器等新興領(lǐng)域的應(yīng)用需求將持續(xù)增長，新微半導(dǎo)體也將深耕GaN功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，為寬禁帶半導(dǎo)體的發(fā)展貢獻自己的力量。

行家說三代半：如果用3個關(guān)鍵詞總結(jié)2024年GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，您會用哪幾個詞？

雷嘉成：我會用“創(chuàng)新”、“百舸爭流”和“數(shù)據(jù)中心”三個關(guān)鍵詞總結(jié)2024年GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r：

（1）創(chuàng)新

創(chuàng)新是半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展的核心動力，企業(yè)沒有創(chuàng)新，等同于在走下坡路。在當(dāng)今復(fù)蘇和承壓的大環(huán)境下，半導(dǎo)體行業(yè)仍煥發(fā)出新的技術(shù)面貌，GaN功率半導(dǎo)體亦是如此。首先，在半導(dǎo)體材料方面，GaN材料的性能進一步提升，新型襯底材料和生長工藝不斷涌現(xiàn)，如12英寸GaN晶圓的發(fā)布，有助于降低成本、提高效率和可靠性。

其次，在產(chǎn)品制造方面，晶圓制造企業(yè)持續(xù)創(chuàng)新、升級工藝，降低生產(chǎn)成本，新微半導(dǎo)體作為國內(nèi)為數(shù)不多的化合物半導(dǎo)體晶圓代工企業(yè)，就開發(fā)了豐富的GaN代工平臺，并不斷提升工藝水平，為設(shè)計企業(yè)提供了覆蓋低、中和高壓（40V-650V）的GaN晶圓制造服務(wù)。

此外，在應(yīng)用拓展方面，GaN功率半導(dǎo)體在快充領(lǐng)域的應(yīng)用已漸入佳境，并快速向家電、智能手機等領(lǐng)域滲透，同時，在新能源汽車、數(shù)據(jù)中心和電機驅(qū)動等場景的應(yīng)用潛力巨大，特別是在車載充電機（OBC）和服務(wù)器電源方面，氮化鎵已成為關(guān)鍵解決技術(shù)之一。

（2）百舸爭流

據(jù)Yole預(yù)測，氮化鎵功率器件正在改變功率半導(dǎo)體行業(yè)，其市場將由2023的2.6億美元增長到2029年的20.1億美元，復(fù)合年增長率為41%。受益于數(shù)據(jù)中心、新能源汽車等下游應(yīng)用市場需求的推動，GaN功率半導(dǎo)體市場迎來高景氣周期，企業(yè)數(shù)量快速增加。越來越多的企業(yè)開始進入這個市場，過去一年，大家可以在各種新聞上看到如雨后春筍般“冒出來”的GaN功率半導(dǎo)體企業(yè)。

收購和合作新聞也屢見不鮮。收購方面的典型例子是，瑞薩電子收購Transphorm。同時，企業(yè)間通過合作加速創(chuàng)新和降低成本，如羅姆與臺積電就車載GaN功率器件建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，行業(yè)集中度進一步提升。從本質(zhì)上來說，GaN功率半導(dǎo)體企業(yè)百舸爭流，產(chǎn)業(yè)已進入整合期，這就促使企業(yè)不斷提升自身競爭力，為市場帶來更多優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和服務(wù)。同時，隨著技術(shù)的不斷進步和成本的進一步降低，GaN有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用，推動功率半導(dǎo)體行業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展。

（3）數(shù)據(jù)中心

據(jù)TechInsights發(fā)布的《2024年Q2數(shù)據(jù)中心計算處理器報告》顯示，到2025年，計算半導(dǎo)體市場規(guī)模將驚人地增長至2390億美元，與此同時，電力傳輸需求也大幅激增，尤其是隨著大模型和高性能計算的普及，服務(wù)器的功耗和功率密度大幅提升，對高效電源管理的需求激增。GaN功率半導(dǎo)體能夠在高開關(guān)頻率下保持極高的效率，顯著降低開關(guān)損耗，成為數(shù)據(jù)中心提升能效和功率密度的關(guān)鍵技術(shù)。

隨著數(shù)據(jù)中心的持續(xù)發(fā)展，GaN功率半導(dǎo)體在該領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊，有望進一步推動行業(yè)增長。面向該新興市場，新微半導(dǎo)體將不斷提升工藝技術(shù)，為該市場客戶提供卓越的晶圓代工服務(wù)，助力數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)更高的能效和功率密度。

功率 GaN 面臨多重機遇及挑戰(zhàn)，新微將聚焦技術(shù)、產(chǎn)能、市場突破

行家說三代半：盡管2024年GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)進入了階段性調(diào)整期，但也不乏發(fā)展亮點。您認為行業(yè)在2024年取得了哪些新的進步？未來GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展方向是什么？

雷嘉成：2024年，GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈完善方面取得了顯著進展：

首先，技術(shù)創(chuàng)新。在材料與工藝方面，GaN單晶襯底質(zhì)量不斷提升，制備成本逐步降低，為大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用提供了更好的條件；在器件性能方面， GaN器件的效率和可靠性不斷提高。以新微半導(dǎo)體為例，持續(xù)加大研發(fā)投入，推動GaN工藝技術(shù)提升；在市場應(yīng)用方面， GaN在消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，從手機快充到筆電、家電電源，GaN的滲透率逐漸提高。

而在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，新技術(shù)的演進帶動了算力需求的持續(xù)攀升，服務(wù)器電源的效能和功率密度必須進一步提高，GaN成為關(guān)鍵解決技術(shù)之一。GaN在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用也在加速，特別是在車載充電器（OBC）和高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器中，可以很大程度地提高充電效率和功率密度。

其次，產(chǎn)業(yè)鏈日漸完善。在參與度方面，越來越多的企業(yè)涉足GaN產(chǎn)業(yè)鏈，涵蓋原材料、設(shè)備制造、器件研發(fā)和應(yīng)用推廣等環(huán)節(jié)，形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈條；在行業(yè)整合方面，通過并購（如英飛凌收購GaN Systems，瑞薩電子收購Transphorm）和合作，產(chǎn)業(yè)鏈進一步完善；此外，2024年，全球半導(dǎo)體行業(yè)迎來大規(guī)模投資浪潮，各地晶圓廠建設(shè)和擴建持續(xù)推進。第三代半導(dǎo)體材料（如GaN）成為重點，推動產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

未來，GaN功率半導(dǎo)體將朝著高性能、集成化和應(yīng)用拓展的方向發(fā)展：

首先，GaN功率半導(dǎo)體將朝著更高性能方向發(fā)展。繼續(xù)提升GaN材料質(zhì)量，優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，提高開關(guān)頻率、耐壓能力、電流能力和功率密度，降低動態(tài)電阻、開關(guān)損耗和芯片面積，進一步降低器件功耗和熱散失，提升能效，對于GaN功率半導(dǎo)體發(fā)展至關(guān)重要。

其次，集成化是GaN功率半導(dǎo)體一個發(fā)展方向。一方面，GaN與硅CMOS技術(shù)的集成將更加深入，實現(xiàn)更高性能的系統(tǒng)級解決方案。例如，通過晶圓鍵合和單片集成技術(shù)，實現(xiàn)GaN與CMOS的異質(zhì)集成；同時通過片上集成柵極保護和電流檢測提升器件的耐沖擊性；另一方面，封裝工藝將朝著精細化、智能化方向發(fā)展，通過采用新材料和新工藝，提升封裝的散熱性能和互連密度。支持雙向?qū)ㄊ堑壒β势骷囊粋€優(yōu)勢，通過設(shè)計不同形式的雙向器件，推動氮化鎵在充電保護和多電平整流上的應(yīng)用，可以極大的提升系統(tǒng)性能，降低功率器件的使用成本。

最后，GaN功率半導(dǎo)體應(yīng)用也將不斷拓展。服務(wù)器的需求增長將推動GaN在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用中廣泛應(yīng)用，滿足服務(wù)器電源的高功率密度和能效需求，推動數(shù)據(jù)中心的高效運行；隨著機器人的興起，低壓氮化鎵器件帶來的供電尺寸的減小和速度的提升，將會使氮化鎵器件在機器人領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。隨著新能源汽車市場的持續(xù)增長，GaN在車載充電器（OBC）和高壓DC-DC轉(zhuǎn)換器中廣泛應(yīng)用，提升充電效率和功率密度；在工業(yè)自動化和智能制造領(lǐng)域，GaN將用于高效電機驅(qū)動和電源管理，提升系統(tǒng)的整體效率?？偟膩碚f，氮化鎵器件在向大功率，高功率密度方向進一步邁進。

綜上所述，盡管2024年GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)處于階段性調(diào)整期，但技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈完善為其未來持續(xù)發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

行家說三代半：GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)競爭越發(fā)激烈，如何看待競爭格局變化？面臨主要挑戰(zhàn)和機會有哪些？

雷嘉成：2024年，GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)競爭加劇，競爭格局呈現(xiàn)以下特點：

國際上，GaN功率半導(dǎo)體市場由國際巨頭主導(dǎo)，國際知名企業(yè)憑借強大的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)鏈布局占據(jù)市場主導(dǎo)地位。但同時，國內(nèi)本土企業(yè)也正在崛起，如新微半導(dǎo)體等企業(yè)，在GaN功率半導(dǎo)體領(lǐng)域逐漸嶄露頭角，在技術(shù)創(chuàng)新和市場拓展方面表現(xiàn)出色，逐步縮小與國際巨頭的差距。

此外，大量新興創(chuàng)業(yè)公司涌入市場，但市場競爭激烈，只有具備口碑、穩(wěn)定客戶和過硬技術(shù)的企業(yè)才能生存。特別值得一提的是，資本門檻開始提高。2024年成為資本轉(zhuǎn)折點，缺乏優(yōu)勢的企業(yè)難以獲得融資。企業(yè)需要通過技術(shù)革新來抵御競爭風(fēng)暴，優(yōu)化產(chǎn)品線結(jié)構(gòu)，開發(fā)高質(zhì)量的工藝平臺，滿足客戶高效率、高功率密度的差異化需求是一條必須走的道路。

對于GaN功率半導(dǎo)體面臨主要挑戰(zhàn)和機會，我的觀點如下：

首先，氮化鎵的制備成本較高，這主要是由于其制備過程需要昂貴的原材料和設(shè)備，以及較高的能耗。降低制備成本、提高市場競爭力是當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)之一，但同時也是機會。為了提高市場競爭力，企業(yè)需要持續(xù)優(yōu)化生產(chǎn)流程，降低原材料和制造成本。新微半導(dǎo)體擁有自己的外延和制造平臺，并著力構(gòu)建更加靈活和穩(wěn)定的供應(yīng)鏈體系，在成本上具有獨特的優(yōu)勢。

其次，技術(shù)門檻高。高端GaN功率器件的設(shè)計和制造工藝復(fù)雜，技術(shù)門檻高，這對GaN功率企業(yè)提出了較高的技術(shù)要求。例如，通過優(yōu)化材料生長工藝和器件設(shè)計、改進關(guān)鍵制程和外延設(shè)計、提高產(chǎn)線的良率和管控水平等方式，提高GaN器件的效率和可靠性。

此外，目前GaN功率器件尚缺乏統(tǒng)一的可靠性測試標(biāo)準，GaN功率產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)需協(xié)同合作，參與標(biāo)準制定，建立完善的可靠性評價體系，推動行業(yè)發(fā)展。新型封裝技術(shù)也將提高GaN元件的性能和可靠性，降低成本并促進其在更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，通過先進的封裝技術(shù)，實現(xiàn)GaN器件的小型化和高功率密度設(shè)計。

最后，隨著更多企業(yè)進入GaN功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，市場競爭日益激烈，企業(yè)需不斷提升技術(shù)創(chuàng)新能力和產(chǎn)品質(zhì)量來抓住市場機會。但同時，隨著技術(shù)的不斷進步和成本的進一步降低，氮化鎵功率半導(dǎo)體有望在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)廣泛應(yīng)用，特別是在對能效比、熱管理和設(shè)計合理性要求更高的場景中，如：新能源汽車、數(shù)據(jù)中心和工業(yè)自動化等新興領(lǐng)域。同時，隨著GaN功率器件產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善，上下游企業(yè)協(xié)同作用越來越明顯，這有助于推動整個行業(yè)的發(fā)展。

2024年，GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)競爭格局顯著變化，國際巨頭與國內(nèi)企業(yè)競爭加劇。盡管面臨成本、技術(shù)和市場競爭等挑戰(zhàn)，但新興應(yīng)用領(lǐng)域的爆發(fā)式增長為行業(yè)帶來巨大機遇。未來，新微半導(dǎo)體將不斷提升技術(shù)創(chuàng)新能力和代工產(chǎn)品質(zhì)量，以在市場競爭中保持優(yōu)勢地位。

行家說三代半：貴公司2025年將重點發(fā)力哪些市場或者哪些發(fā)展目標(biāo)？

雷嘉成：2025年，國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)將迎來優(yōu)勝劣汰的關(guān)鍵時期，新微半導(dǎo)體將重點關(guān)注GaN功率半導(dǎo)體市場，自成立之初，公司除了建立GaN功率晶圓代工平臺，還搭建了自有的外延工藝平臺。新的一年，公司將持續(xù)深耕GaN功率半導(dǎo)體領(lǐng)域，滿足市場對高效、高功率密度氮化鎵功率器件的代工需求。

新微半導(dǎo)體將通過繼續(xù)提升GaN外延生長技術(shù)，優(yōu)化工藝制程，提升GaN芯片性能和可靠性；同時，擴大產(chǎn)能，滿足市場對GaN功率器件的快速增長需求。更重要的是，我們將加強市場拓展，為客戶提供卓越的代工服務(wù)，助力客戶產(chǎn)品進入更多終端細分市場。此外，我們還將增進與上下游企業(yè)的合作，構(gòu)建完整的產(chǎn)業(yè)鏈，與材料供應(yīng)商、設(shè)備制造商和封裝測試企業(yè)等建立緊密的合作關(guān)系，提升產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同效應(yīng)。

通過技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)能擴張和市場拓展，新微半導(dǎo)體將抓住2025年的市場機遇，推動GaN功率半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，迎接新的挑戰(zhàn)。