从快充到数据中心氮化镓应用加速扩围

　　AI浪潮驱动之下，数据中心和具身智能成为重要的应(yīng)用落(luò)点。对于新材料氮化镓（GaN）来说，在消费电子快充场景之外，其应用市场也(yě)由此正快速(sù)拓维(wéi)。

　　近日，宜普电(diàn)源转换公司（EPC）首席(xí)执行官兼联合创始人(rén)Alex Lidow接受21世(shì)纪经济报道记者专访(fǎng)时指出，随着AI数(shù)据中心发(fā)展(zhǎn)到更高密度阶段，全球最大的AI服务器公司主动找到EPC公司寻求电源相关解(jiě)决方案。AI浪潮持续演进，令数据中心逐渐(jiàn)成为氮化镓一个重要的(de)应用增长极。

　　第三方(fāng)机构集邦咨(zī)询分析认为，长远来看，GaN功率半导体市场的主要动(dòng)力将来(lái)自电动汽车、数据中心、电机驱(qū)动等场景，受此驱(qū)动，全球GaN功率元(yuán)件市(shì)场规模预估从(cóng)2023年的(de)2.71亿美元左右上升至 2030年(nián)的43.76亿美(měi)元，年复合增长率（CAGR）高达49%。

　　大厂已(yǐ)经开(kāi)始蠢蠢欲(yù)动。21世纪经济报道记者梳(shū)理发现，近两年发(fā)生在氮(dàn)化镓领域(yù)的国际收并(bìng)购案例(lì)增多，显示出行业间(jiān)已经开(kāi)始在氮化镓更多产(chǎn)业环节方面蓄力。

　　数据中心、人(rén)形机器人等(děng)领域，正为近年来(lái)显得发展缓慢的氮化(huà)镓市(shì)场打开更(gèng)多增长空间。

　　Alex Lidow告诉21世纪经济报道记者，从氮化(huà)镓整体应用市场看，AI服务器会是增速很快的市场，对(duì)EPC公司来(lái)说，2024年来自服务(wù)器市场的收入预计相比2023年将实现三倍同比增速，到2025年(nián)相关收(shōu)入(rù)也会三倍高于2024年。届时，AI服务器就会是EPC公司最大的下游应用市场。

　　“高增速(sù)主要源于(yú)两方面：随着AI服务器功率密度持续提升，对电源转换的需求将倍速增长，以英伟达GPU产品为例，一年前其功率密度是(shì)300W，在今年达到800W，下(xià)一年预计将达到1700W；此外有相关需求的公(gōng)司(sī)也越(yuè)来越多，上一年我们的(de)所有客户只供货英伟达，这一(yī)年(nián)他们开始供货给AMD和中国互联网头(tóu)部公司，下(xià)一年微软、亚马逊、Meta、谷歌等(děng)AI服务器(qì)中的DC-DC转(zhuǎn)换器都将搭载我们的电源转换产品。”他补充(chōng)分析道。

　　集邦咨询(xún)也分析道，在AI服务器高涨(zhǎng)的需求下，每个数据中心机柜的功率规格将(jiāng)从30~40kW推高至100kW，芯片功耗(hào)的大幅上升(shēng)需要服务器拥有更高的功(gōng)率密度和效(xiào)能，GaN能够降低损耗、提高功率密度，已被视从快充到数据中心氮化镓应用加速扩围为AI数据中心优化能源效率的关键技(jì)术之(zhī)一(yī)，吸引了英飞(fēi)凌、德(dé)州仪器（TI）、纳(nà)微、英诺赛(sài)科等玩家加入布局阵列。

　　据(jù)Alex Lidow介绍，中国市场对EPC来说，最大的场景同样来自AI服务器，其次是激光雷达，人(rén)形机器人目前收入贡献还几乎为0，但未来潜力巨大。

　　集邦咨(zī)询研究(jiū)发现，由于自由度急剧上升，人形机器人对电机驱动器的需(xū)求量大幅增(zēng)加，为了(le)获(huò)得更高的爆发力，需要配置高功率密度(dù)、高效(xiào)率、高响应(yīng)的电机(jī)驱动器，GaN恰恰能够满(mǎn)足这些需(xū)求，还可以在热管理(lǐ)、紧凑设计等方面提(tí)高(gāo)人形机器人的整(zhěng)体(tǐ)性能，优化整体设计。

　　Alex Lidow对记(jì)者分析，“我们需要把资源从快充到数据中心氮化镓应用加速扩围放(fàng)在更有战略性的领域、选择性布局。比如雷达和AI服务器都是高价值场景，一旦(dàn)产品中有一个器件(jiàn)失效，就会造成成千上(shàng)万(wàn)的损失。选(xuǎn)择聚焦在利润更(gèng)高、难(nán)度更大的应用场景探索，是(shì)因为这类(lèi)场景需要较长时间建立口碑和产品可靠(kào)性，后来者通(tōng)常都需要(yào)一定时间追赶。”

　　伴随应用场(chǎng)景(jǐng)逐渐扩大的，是国际功率半(bàn)导(dǎo)体巨头在收并购市场(chǎng)和资本市场的积极表现。

　　今从快充到数据中心氮化镓应用加速扩围年7月(yuè)，格芯（GlobalFoundries）宣布收购Tagore Technology的功(gōng)率氮(dàn)化镓技术(shù)及知识产权组合，后者的工程(chéng)师团队将加入格芯。6月，瑞(ruì)萨电子（Renesas）宣布完成对氮化镓功率半导体供应商(shāng)Transphorm的收购，此后瑞萨加速推进氮化镓相关(guān)功率产品和(hé)参考设(shè)计。

　　5月，Power Integrations宣布与Odyssey达成收购(gòu)协议(yì)，后者是氮化镓技术开发商(shāng)，Power Integrations技术(shù)副(fù)总裁Radu Barsan指(zhǐ)出，希(xī)望推动MOSFET功率器件方(fāng)面氮化镓模块和硅基模块的成本进一步接近。

　　与此同(tóng)时，行业格局已经在变化。2023年(nián)10月，英飞凌宣布与GaN Systems签署协议，以(yǐ)8.3亿美元全现金交(jiāo)易的方式收购后(hòu)者。这让英飞凌在氮化镓功率器件市场直接进入全球(qiú)第五。

　　资本(běn)市场方(fāng)面，纳微半导体(tǐ)2021年(nián)在美股(gǔ)上市，中国厂(chǎng)商英(yīng)诺赛科近日已经在(zài)港股发布招股书计划上市。

　　伴随行业(yè)开始出现整合迹象，产业界公司的发展模式选择后续(xù)或许也将有所变动。目前氮化镓领域有(yǒu)IDM整(zhěng)合模式，也(yě)有代工+芯片设(shè)计合作模式，功率半导体(tǐ)大厂如英飞凌、意法半导体近些年都在(zài)加(jiā)码自建氮化镓生(shēng)产工厂。

　　集(jí)邦(bāng)咨询指出(chū)，从产业发展进程来看，Fabless（无晶圆厂，多指芯片设计）公司在过去一段时(shí)间里表现较为(wèi)活跃(yuè)，但随着产业(yè)不断整合以(yǐ)及应用市场逐步打开，未来传统IDM大厂的(de)话语权(quán)有(yǒu)望显著上升，为产(chǎn)业格局的未来图(tú)景带来新的重大变数。

　　Alex Lidow则对21世纪经济报道记者(zhě)分析，在行(xíng)业发展初期(qī)，倘若(ruò)采(cǎi)用IDM模式(shì)，前期需(xū)要自建产能并一步步扩充，在此过程中(zhōng)会面(miàn)临较大的空置压力。“EPC目(mù)前采用的是(shì)代工模式，我们只是(shì)晶圆厂产能(néng)供应的一部分。这可以更(gèng)好进行成本控制。”他续称，但倘若氮化镓市场发(fā)展到现在的十倍(bèi)规模以(yǐ)后，采用IDM模式将更为合理，因为彼(bǐ)时有更大规模(mó)的需求支撑产线(xiàn)需求，IDM模式将更(gèng)符合商业逻辑。

　　此外，不少IDM功(gōng)率半导体大厂对氮化镓和碳(tàn)化硅这两(liǎng)类化合物半导体材料技术都态度积极，显(xiǎn)示出二者在该领域(yù)的广阔空间。

　　Alex Lidow告诉(sù)记者，在功率器件市场，碳化硅会更多聚(jù)焦在 600V以上市场，氮(dàn)化镓则(zé)主要聚焦在650V以(yǐ)下(xià)场景，因此二者(zhě)在光伏(fú)逆变器、车载充电等领域会有一定交叉，但在大多数领(lǐng)域并不(bù)存在竞(jìng)争关系。在650V功率市场，氮化镓器件的(de)典型应用场景(jǐng)就是各类快速充电、洗衣机和电视等电源转换领域。

　　技术迭(dié)代方面，目前氮化镓的应用多以硅或碳化硅作(zuò)为衬底、采用氮(dàn)化镓作为异(yì)质外延。Alex Lidow告诉记者，氮化镓衬(chèn)底(dǐ)成本极(jí)其高(gāo)昂，在1000V功率以下的应用市场，采用氮(dàn)化镓或(huò)硅材(cái)料作为衬底其性能差别实际并不(bù)大；只是在1000~2000V高压领域，采用硅或氮化镓衬底的性能才会有显著差别，但在该领域采(cǎi)用成本(běn)更低的碳化硅与用氮化(huà)镓作(zuò)为(wèi)衬(chèn)底的氮化镓器(qì)件差别不大(dà)，因此以氮化(huà)镓为衬底的(de)氮化镓器件也就没有太大发展前途。

　　集邦(bāng)咨询认为，经过几年的技术储备，GaN相关厂商目前在消(xiāo)费电(diàn)子增量市场、电动汽车、光储充、数据中心等市场都取得(dé)了更(gèng)多实质性(xìng)进展。预计非消费(fèi)类应用的比例将从2023年的23%上升至(zhì)2030年的48%。

责任编辑：公司观察

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