从快充到数据中心氮化镓应用加速扩围

　　AI浪潮驱动之(zhī)下(xià)，数据(jù)中心和具身智能成为重要的应用(yòng)落点。对于(yú)新材料氮化镓（GaN）来说，在消费电(diàn)子快充场景之(zhī)外，其应用市(shì)场也由此正快速拓维。

　　近日，宜普电源(yuán)转换公司（EPC）首席执行官兼联合创始人Alex Lidow接受21世纪经(jīng)济报道记者专访时指出，随着AI数(shù)据(jù)中(zhōng)心发展到更高密(mì)度阶段，全球最大(dà)的AI服务器公司主(zhǔ)动找到EPC公司寻求电源相关解决方案。AI浪潮持续演进，令数据(jù)中心逐渐成为氮化镓一(yī)个重要的应用增长极。

　　第三方机构集邦咨询分析(xī)认为，长(zhǎng)远来看，GaN功率半(bàn)导体市场的主要动力将来自电动汽车、数(shù)据中心、电机驱动等(děng)场景，受此驱动，全球GaN功率元件市场规模预估从2023年的2.71亿美元左右上升至2030年的43.76亿美元，年复合增长率(lǜ)（CAGR）高达(dá)49%。

　　大厂已经开始蠢(chǔn)蠢欲(yù)动(dòng)。21世纪经济(jì)报道记者梳理(lǐ)发现，近两年发(fā)生在(zài)氮化镓(jiā)领域的(de)国际收并购案例增多，显示出行业间已经开始(shǐ)在氮化镓(jiā)更多产业环节方(fāng)面蓄力。

　　数(shù)据中心、人形(xíng)机器人(rén)等(děng)领(lǐng)域，正为(wèi)近(jìn)年来显得发展缓慢的氮化(huà)镓市场打开(kāi)更多(duō)增长空间。

　　Alex Lidow告诉(sù)21世纪(jì)经济报道记者，从(cóng)氮化镓整体应(yīng)用市场看，AI服务器会是增速很快的市场，对EPC公司来说，2024年来(lái)自服务器市场的(de)收入预计相比(bǐ)2023年将实现三倍同比增速，到2025年相关收入也(yě)会三倍高于2024年。届(jiè)时，AI服务器(qì)就会是EPC公司最大的下游(yóu)应用市场(chǎng)。

　　“高增速(sù)主要(yào)源于两(liǎng)方(fāng)面：随着AI服务器功率(lǜ)密度持续提升，对电源转换的(de)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300W，在今年达到800W，下一年预计将达到1700W；此外有相关需求的(de)公司也越来越多，上一年我们从快充到数据中心氮化镓应用加速扩围的所有客户只供货英伟达，这一年他们开始供货给(gěi)AMD和中(zhōng)国互联网头部公(gōng)司，下一年微软、亚马逊、Meta、谷歌等AI服务器中(zhōng)的DC-DC转(zhuǎn)换器都将搭载我们(men)的电(diàn)源转换(huàn)产品。”他补充分析道。

　　集邦咨询也分析道，在AI服务器(qì)高涨的需求下，每个(gè)数据(jù)中心机(jī)柜的功率规格(gé)将从30~40kW推(tuī)高至100kW，芯片功(gōng)耗的大(dà)幅上升需要服(fú)务器拥有更高的(de)功率密度和效能，GaN能够降低损耗、提高功率密度，已被视为AI数据中(zhōng)心优化能源效率(lǜ)的关键技术之一，吸引了英飞凌、德州仪器（TI）、纳微、英诺赛科等玩家加(jiā)入布局阵列。

　　据Alex Lidow介绍，中国市场对EPC来说(shuō)，最大的场景同样(yàng)来自AI服务器，其次是激光雷(léi)达，人形机器人目前(qián)收入贡献还几乎(hū)为0，但未来潜力巨大。

　　集(jí)邦咨询研究发现，由于(yú)自由度急剧(jù)上升，人形机器人对电机驱(qū)动器的需求量(liàng)大幅增(zēng)加，为了获得更高的爆发力，需要配置高功率密度、高效率、高响应的(de)电机驱动器，GaN恰恰能够满足这些需求，还(hái)可(kě)以在热管理、紧(jǐn)凑设计等方面提高人形机器人的整(zhěng)体性(xìng)能，优化整体(tǐ)设(shè)计。

　　Alex Lidow对记者分(fēn)析，“我们需要(yào)把资源(yuán)放在更有(yǒu)战略性的领(lǐng)域、选择性(xìng)布局。比(bǐ)如(rú)雷达和AI服(fú)务器都(dōu)是高价值场景，一旦产品中有一个器件失效，就会造(zào)成成千上万的损(sǔn)失。选(xuǎn)择聚焦在利润更高(gāo)、难度更大的(de)应用场景探(tàn)索，是因为这类场景需要较长时间建立口碑和产(chǎn)品可(kě)靠性(xìng)，后来者通常都需要一定时间追赶。”

　　伴随应用场(chǎng)景逐渐扩大(dà)的(de)，是国际功率半(bàn)导体巨头在收并购市场和资(zī)本(běn)市场的积极表现。

　　今年7月，格芯（GlobalFoundries）宣布(bù)收购Tagore Technology的(de)功率氮(dàn)化镓技术及知识产权组合，后者的(de)工程师团(tuán)队将加入格芯。6月，瑞萨电(diàn)子（Renesas）宣布完成对(duì)氮化镓功率半导体供应(yīng)商Transphorm的收购，此后瑞萨加速(sù)推进氮化镓相关功率产品和参考设计(jì)。

　　5月，Power Integrations宣布与Odyssey达(dá)成收购协议(yì)，后(hòu)者是氮化镓技术开发商(shāng)，Power Integrations技术副总裁(cái)Radu Barsan指出，希望(wàng)推动MOSFET功(gōng)率器件方面氮化(huà)镓模块和硅基模块的成本(běn)进(jìn)一步接近。

　　与(yǔ)此同时，行业格局已经在变化。2023年10月，英飞(fēi)凌(líng)宣布与GaN Systems签署协议(yì)，以8.3亿美元全现金交(jiāo)易的方式(shì)收购后者。这让英飞凌在氮化镓(jiā)功率器件市场直接进(jìn)入全球第五。

　　资本(běn)市场方面，纳微(wēi)半导体2021年在(zài)美股上市，中国厂商英诺(nuò)赛科近日已(yǐ)经在港股发布招股书计划上市。

　　伴随行(xíng)业开(kāi)始(shǐ)出现整合迹象，产业界公司的发展模(mó)式(shì)选择后续或许也将有所变动。目前氮化(huà)镓领(lǐng)域有(yǒu)IDM整合模式(shì)，也有代工(gōng)+芯片设计合作模式，功率半导体大(dà)厂如(rú)英飞凌、意法半导体近些年(nián)都(dōu)在加码自建氮化镓生产工厂。

　　集(jí)邦咨询(xún)指出，从产业发展进程来看，Fabless（无晶圆厂，多(duō)指芯片设计）公司在过(guò)去一段时间里表现较为(wèi)活跃，但随着产业不断整(zhěng)合以及应用市场逐步打(dǎ)开，未来传统IDM大厂的话语权有望显著上升，为产业格局的未来图景带来新的重大变数。

　　Alex Lidow则(zé)对(duì)21世纪(jì)经济报道记者分析，在行业发展初期，倘若采(cǎi)用IDM模式(shì)，前期需要自建产能并(bìng)一步(bù)步扩充，在此过程中(zhōng)会(huì)面临(lín)较大的空置压力。“EPC目前采(cǎi)用(yòng)的是(shì)代工模式，我们(men)只是晶圆厂产(chǎn)能供应(yīng)的一部分。这可以更好进行成本控制。”他(tā)续称，但倘若氮化镓市场发展到现在的十倍规模以后，采用IDM模式将更为合(hé)理，因为(wèi)彼时有更大规模的需(xū)求(qiú)支撑产线需求，IDM模式将更(gèng)符合商业逻辑。

　　此外(wài)，不少IDM功率半(bàn)导体大厂对氮化镓和碳化硅这两类(lèi)化合物半(bàn)导体材料技术都态度积极，显示出二者在该领域(yù)的广阔空间。

　　Alex Lidow告诉记者，在功率器件(jiàn)市场，碳化硅会更多聚焦在600V以上市(shì)场，氮化镓(jiā)则主要聚焦在650V以(yǐ)下场景，因此二者在(zài)光伏逆变(biàn)器、车载(zài)充电(diàn)等领域会有一定交叉，但在大多数领域并(bìng)不存在竞争关系(xì)。在(zài)650V功率市场，氮化镓器件的典型应(yīng)用场景就(jiù)是各类快速充电(diàn)、洗衣机和电视等电源转换领域。

　　技术迭代方面，目前氮化镓(jiā)的应用多(duō)以硅或碳化硅(guī)作(zuò)为衬底、采用氮化镓作为异质外延(yán)。Alex Lidow告诉记(jì)者，氮化镓衬底成本(běn)极(jí)其高昂，在1000V功率以下的应(yīng)用市场，采用氮化镓或硅材料作为衬底(dǐ)其性能差别实际并不大；只是(shì)在1000~2000V高压领域，采用硅或氮化镓衬底的性能(néng)才(cái)会(huì)有显著差别，但(dàn)在该领域采(cǎi)用成本更低的碳化(huà)硅与用氮化镓作为衬底的氮化镓器(qì)件差别不大，因此(cǐ)以氮(dàn)化镓为衬(chèn)底的氮化镓器件也就没有太大发展前途。

　　集邦咨询认(rèn)为，经过(guò)几年的技术储备，GaN相关厂商目(mù)前在消费电子增量市场、电动汽车、光储充、数据中(zhōng)心等市场都取得了更多实质性进展。预计非消费类应用的比例将从2023年的23%上(shàng)升至2030年的48%。

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