打入車企巨頭供應鏈，氮化鎵離真正上車不遠了

7月4日，NexGen Power Systems宣布，他們與通用汽車合作的GaN主驅項目已獲得美國能源部 (DoE) 的資助。

NexGen是一家開發垂直 GaN器件的企業，據介紹，他們與通用汽車合作的項目旨在使用 NexGen的垂直 GaN半導體來開發電力驅動系統。

該公告涉及的垂直器件包括NexGen 2 月發布的700V 和 1200V樣品。NexGen 的1200V垂直 GaN e-mode Fin-jFET 已成功演示了在 1.4kV 額定電壓下 >1 MHz 的開關速度。

自 2022 年中期起，NexGen 的垂直 GaN 半導體將向戰略客戶和合作伙伴提供有限的樣品，預計將于 2023 年第三季度開始全面生產。

NexGen 首席執行官 Shahin Sharifzadeh 表示：“我們很高興美國能源部的資助讓我們有機會與通用汽車這樣的領先汽車制造商一起開發基于 GaN 的電力驅動系統。此次合作將幫助我們將垂直氮化鎵逆變器驅動系統引入電動汽車市場，并將幫助汽車制造商提高續航里程、減輕重量并提高系統可靠性。”

除了通用汽車外，其他汽車Tier1廠商也在研發車規氮化鎵技術：

6月13日，采埃孚日本子公司宣布，他們將從2028年起，為電動汽車推出使用GaN和氧化鎵制成的功率半導體器件的逆變器，目前采埃孚已在著手研發。

6月5日，尼得科（NIDEC）與瑞薩已達成合作，將共同開發搭載SiC/GaN器件的新一代E-Axle系統。預計2024年，尼得科和瑞薩電子將推出第二款X-in-1 PoC，這款款PoC將用GaN來取代DC-DC和OBC的傳統功率器件，進一步實現小型化和低成本化。


車用GaN元件的競爭優勢將日益顯著

憑借優異的材料特性，SiC元件正加速導入汽車、再生能源、電源PFC等領域，而GaN元件亦在終端設備的快速充電領域大放異彩；此外，在汽車、網絡通訊領域，GaN元件的能見度也越來越高。

在電動車搭載的牽引逆變器、車載充電器上，SiC元件目前已成為取代Si元件的主流解決方案，同時在車載DC/DC傳換器部分，SiC元件的應用需求也持續攀升。

在GaN元件方面，受材料特性的支持，其在車載充電器上仍有發揮空間；此外，在汽車搭載的電力電子元件、光學雷達傳感器、無線通訊模塊、音訊系統上，GaN元件的競爭優勢將日益顯著。

估計至2025年，GaN元件應用市場占比中，新能源車領域將達21%，較2023年成長約9%。

車用GaN處于驗證階段，上車可期

GaN在低壓消費電子市場經歷了高速發展期，已開始邁進相對的成熟穩定發展期，但在未來一段時間內，消費電子市場仍將是GaN市場的主要驅動引擎。

中長期而言，GaN更大的發展空間在中高壓功率半導體市場，全球廠商目前均已開始著眼于拓展以數據中心為代表的工業應用市場和電動汽車市場等中大功率場景，但目前GaN因可靠性問題，在這些領域大多處于產品研發和驗證階段，成長速度較為緩慢。

就電動汽車應用來看，據TrendForce集邦咨詢分析師龔瑞驕觀察，車載雷達GaN產品是首先量產的產品，例如，英諾賽科的GaN器件已成功用于車載激光雷達場景，在主逆變器、車載充電器等其他高壓場景，GaN落地應用還面臨一些難題，總體來說，GaN當下處于上車驗證階段，長遠可期。

根據TrendForce集邦咨詢《2023 GaN功率半導體市場分析報告 - Part1》顯示，GaN預計2025年左右將小批量滲透到低功率OBC和DC-DC中，并預計到2030年，汽車OEM或考慮將GaN技術引入牽引逆變器。

回到垂直GaN這項技術上，從襯底材料的一致性和產品的電壓范圍來看，NexGen研發的技術和產品都相對符合車規級應用的嚴苛要求，對于推動GaN上車有著積極的影響。


半導體國產化政策讓中國本土供應鏈有望搶占先機

鑒于中國是全球最大汽車市場，本土車廠對導入創新技術、應用亦十分積極，預期中國市場是車用GaN元件需求的主力推手。

另一方面，在貿易摩擦局勢未見緩解的情況下，半導體國產化已成為中國突破技術封鎖、延續科技發展動能的首要政策，而第三代半導體更是國家和企業積極布局的項目，這也讓中國GaN元件供應鏈更值得關注。

目前國產主要GaN基板、磊晶供應商有中鎵半導體、蘇州納維；專攻GaN磊晶的廠商有中博芯、晶湛半導體、聚能晶源、百識電子；而IDM廠則有三安光電、士蘭微、潤新微、能華微、英諾賽科、賽微電子等。隨著中國車用GaN元件需求攀升，上述廠商或能搶占先機。