每年或爆賣數十億顆！這類芯片出貨狂飆
第三代半導體行業已進入加速發展階段。
氮化鎵行加速發展，競爭格局迎來巨變
在碳化硅市場，包括意法半導體、Wolfspeed、英飛凌、羅姆、安森美等國際碳化硅器件大廠基本上每家廠商在手訂單都在10億美元以上；中國廠商方面，雖然目前訂單量暫時不如國外傳統功率大廠，但以天岳先進、東莞天域、瀚天天成、三安光電等為代表的廠商的在手訂單也都超過了10億元人民幣，整個行業呈現出一片欣欣向榮的景象。
資料來源：芯八哥整理 而在氮化鎵市場，最近一兩年也發生了天翻地覆的變化。在消費電子領域，隨著氮化鎵充電器的系統成本逐漸已經和硅基充電器實現持平，加速了氮化鎵在消費電子市場的快速普及；除了消費電子外，在新能源汽車、光伏/儲能、數據中心等新興市場，伴隨著客戶接受度及滲透率的不斷提高，行業內大單也已經開始陸續出現。 值得重點注意的是，雖然二者都屬于三代半的“當紅炸子雞”，不過碳化硅和氮化鎵在競爭格局方面完全不同。其中，碳化硅市場目前仍以傳統功率大廠為主導。而在氮化鎵行業，目前雖然有一些廠家開始嶄露頭角，但整體而言，整個行業仍然處于“春秋戰國”時代，不管是老牌廠商還是新興玩家，未來都有脫穎而出的機會。 從最近一兩年競爭格局的變化也可以很好的反應氮化鎵行業的演變及發展情況。 根據TrendForce的數據，在2021年，全球氮化鎵前5大廠商為Navitas、PI、英諾賽科、EPC和Transphorm，其中Navitas市場份額近30%，國內廠商英諾賽科市場份額為20%；一年之后，TrendForce再次發布市場份額數據，據其數據顯示2022年PI以20%的市占率排名第一，納微半導體緊隨其后以17%的市場率排名第二。此外，英諾賽科、EPC、GaN Systems、Transphorm分別占據16%、15%、12%、9%的市場份額。 數據來源：TrendForce 時間來到2023年，整個氮化鎵發展提速明顯。傳統廠商方面，英飛凌在3月宣布以8.3億美元收購GaN Systems，羅姆在7月發布650V GaN HEMT和柵極驅動用驅動器等于一體的Power Stage IC‘BM3G0xxMUV-LB’系列新品，以強化自身在氮化鎵領域的競爭力。可以看到，傳統功率大廠已經明顯開始在氮化鎵領域發力；與此同時，以英諾賽科、鎵未來為代表的中國廠商，也在出貨量上一路狂奔。可以預見的是，2023年全球GaN功率半導體市場份額排名劇烈變化已不可避免。
多家廠商業績翻倍！氮化鎵行業迎來發展甜蜜點
作為國內氮化鎵領域的龍頭企業，英諾賽科的發展可謂是為行業指明了方向。 據了解，英諾賽科采用IDM模式運營，集芯片設計、外延生長、芯片制造、測試于一體，擁有全球最大的8英寸硅基氮化鎵晶圓的生產能力，目前產能已達到15000片/月。近年來，隨著公司產品在消費類（快充、手機、LED）、汽車激光雷達、數據中心、新能源與儲能領域的逐漸落地，公司不管是出貨量還是業績都實現爆發式增長。 在2022年，公司的氮化鎵出貨量累計突破1億顆，銷售額同比實現300%的增長；2023年Q1，公司僅用一個季度就實現5000萬顆的出貨，銷售額達1.5億，是去年同期的4倍；到2023年8月16日，公司宣布氮化鎵芯片出貨量成功突破3億顆，這意味著公司僅用一個半季度就實現了出貨量的翻倍，并且在上半年銷售額同比增長500%，增長勢頭迅猛。 英諾賽科氮化鎵芯片出貨量成功突破3億顆 資料來源：英諾賽科
隨著市場需求的急劇增長，目前英諾賽科的產品已經明顯處于供不應求的情況。為此，公司也在積極進行產能的擴展，預計到2025年，公司珠海和蘇州兩大基地的月產能將由現在的15000片/月提升到70000片/月。憑借在規模化、可靠性與成本上的極大優勢，未來公司或將成為推動行業發展的中堅力量。 此外，納微半導體（ Navitas Semiconductor ）也是氮化鎵得先行者之一，公司的客戶主要涵蓋三星、LG、OPPO、小米、Anker、Dell、聯想等一線消費電子品牌。 在2021年1月，納微半導體宣布已向市場成功交付超過1300萬顆氮化鎵（GaN）功率IC，超過100款使用納微GaNFast氮化鎵科技的快充充電器已經走向市場；2022公司無故障氮化鎵累計出貨量已超過4千萬顆，2022年全年凈收入較2021年增長60%。 而到2023年3月20日，納微半導體宣布已出貨超7500萬顆高壓氮化鎵功率器件，意味著公司僅用一個季度就接近實現出貨量的翻倍增長，并且2023年Q1凈銷售額同比接近翻番，待出貨訂單也同比增長50%，與客戶量產和在研項目的價值總額達7.6億美元；Q2季度，公司總收入1,810萬美元，同比增長110%，環比增長35%，在研客戶項目增長30%，總量超過10億美元，各大市場都實現了增長，并且氮化鎵累計已發貨超過1億顆。 實際上，行業內除了英諾賽科和納微半導體外，其他氮化鎵廠商的發展勢頭也非常猛烈。 根據華潤微的最新披露，公司碳化硅和氮化鎵均進入上量階段,2022年營收同比增長324%，預期2023年第三代半導體營收將較去年實現翻番，營收規模將突破億元關口；氮矽科技旗下的增強型氮化鎵產品出貨量已經突破100萬顆，實現了公司在適配器電源市場從無到有的突破；鎵未來早在2021公司就已經接收300萬顆快充芯片訂單，在2022年公司再次拿下千萬顆以上級別的氮化鎵大單，據鎵未來預計近三年公司營收可實現600%的年復合增長。
快充只是開始，中、大功率應用將支撐GaN指數級增長
按下游應用來看，GaN功率半導體憑借轉換效率高、能量損耗小等優勢，成為電源供應單元的理想材料，下游應用領域廣泛。 GaN功率芯片主要運用場景 資料來源：納微半導體
1、消費電子約30億顆/年的GaN芯片機會 氮化鎵在電力電子領域主要優勢在于高功率、低損耗與高頻率，這些特性令其在充電器行業大放異彩。 從用量來看，隨著高功率的發展趨勢，一個電源適配器需要使用量由1顆增加至3顆，單件價值量可提升2-3倍；從需求來看，從2018年前后開始，氮化快充充電器進入國內市場，從從最初的 5W，到現在的300W，即使面臨全球消費市場疲軟的沖擊，但每年20億臺消費電子設備的市場仍然能為氮化鎵企業帶來30億顆GaN芯片的機會。從市場規模來看，根據Yole和Navitas預測，2020年全球消費電子（含手機）GaN功率市場規模達1259萬美元，預計2026年達到8.7億美元，2020-2026 CAGR有望達到103%。 主要廠商業務方面，據悉，英諾賽科目前已經與OPPO、vivo、小米、聯想、榮耀、摩托羅拉等頭部手機品牌展開合作，逐步將氮化鎵充電器作為手機標配充電器投入市場，用戶接受度極高；安克、倍思、綠聯、努比亞等消費類電商也紛紛推出采用英諾賽科氮化鎵芯片的快充產品，包括安克聯合英諾賽科、南芯等發布的基于AllGaN技術的全氮化鎵快充，也迅速成為熱潮；納微半導體在消費電子的客戶訂單需求強勁勢頭延續到了第二季度，加上第一季度20款新品快充和超快充充電器，現有開發中的項目超150個，項目價值總額超過1億美元。 英諾賽科聯合安克推出全球首款全氮化65W快充 資料來源：英諾賽科
2、數據中心氮化鎵從2023年開始放量 數據中心電源系統由PSU電源供應單元（包含PFC功率因數修正器、LLC諧振轉換器）與DC/DC等部分組成，涉及大量功率器件。 從價格來看，數據中心PSU高功率趨勢有望提高單機GaN價值量。根據GaN System和Navitas預測，PSU單機功率正在從2千瓦逐步往3千瓦提高，PSU GaN單機價值量有望提升至75美元，預計2030年總出貨達到每年1300萬臺，對應10億美元市場份額。 主要廠商業務方面，據了解，納微半導體23Q2數據中心現有客戶項目10個，項目價值總額超過6,000萬美元。在研項目數量增長超過 50%，全新3.2kW基于GaN IC的服務器電源平臺提供了業界領先的100W/inch3和超過96%的效率，超過了歐盟的Titanium鈦金級別規范，將于2023年Q4投入市場，并且預計在2024年開始全面放量；英諾賽科氮化鎵數據中心解決方案包括鈦金級2KW PSU，48V-12V 600W/1000W 電源模塊等，據介紹其全鏈路氮化鎵方案能夠幫助數據中心供電系統減少50%的損耗；此外，業內包括浪潮信息、華為、超聚變等知名供應廠商均已采用GaN技術，設計具有更高功率密度、能效表現更好的電源供應器。 英諾賽科氮化鎵數據中心解決方案2KW PSU產品 資料來源：英諾賽科
3、新能源汽車數億美元GaN大單開始陸續出現 GaN功率IC在汽車中主要用于OBC車載充電器、DC-DC轉換器、BMS電池管理系統、主驅逆變、激光雷達等，汽車電動化趨勢有望推動汽車成為未來GaN功率半導體增長最快的細分領域。根據Navitas預測，2026年全球電動汽車GaN功率市場規模達7.2億美元，2020-2026 CAGR有望達到320%。 電動汽車GaN 應用場景 資料來源：Navitas 從市場表現來看，2021年9月，GaN Systems與寶馬簽訂了產能協議，為寶馬汽車提供高性能GaN功率晶體管，合作金額高達1億美元（近6.5億人民幣）。同年11月，GaN Systems宣布獲得寶馬集團等1.5億美元（約9.58億人民幣）融資；NexGen Power Systems近日宣布，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，預計將于 2023 年第三季度開始全面生產；納微的氮化鎵器件目前已投產或開發中的車載、充電樁客戶項目達25個，項目價值超3億美元，包括有望于2024年發布估值1,500萬至2,000萬美元的某頭部車企車載充電機設計；英諾賽科早在2020年 100V 低壓GaN 成功導入禾賽激光雷達并實現量產。2023年4月英諾賽科低壓產品從工業級應用進軍到車規級應用，成功進入汽車激光雷達市場，目前公司已與超過5家激光雷達廠商深入合作，并實現大規模量產。 GaN Systems 800V 氮化家車載充電器 資料來源：GaN Systems
4、光伏/儲能，氮化鎵滲透率不斷提高 GaN功率IC在光伏發電中主要用于逆變器和配套儲能中，碳達峰、碳中和目標推動光伏發電與配套儲能系統裝機量上升，有望推動GaN功率半導體持續放量。根據Yole和Navitas預測，2026年全球光伏發電GaN功率市場規模達1.9億美元，2020-2026CAGR有望達到208%。 光伏及儲能系統GaN應用示意圖 資料來源：Navitas 從相關廠商最新動態來看，EPC的GaN器件已經在光伏企業Solarnative微型光伏逆變器Power Stick中大規模使用，在大幅度縮小尺寸的同時，依然保證了96%的高效率；蜂巢能源近日稱，公司的超薄戶儲逆變器搭載了GaN技術，在能效上可提升1-2個百分點達到98%以上；納微半導體近日指出，公司在在太陽能逆變器和能源儲存系統（ESS）中GaN的采用率迅速增加，投產或開發中的客戶項目超35個，每個太陽能/ESS在研客戶項目的預估收入增長超過100%，項目價值總額超1.5億美元。
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，在服務器、通信、新能源汽車、光伏/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。未來，GaN有望于高頻、高功率等場景進一步逐步替代Si，在功率器件中滲透率逐步上升，為GaN功率IC提供更大的市場空間。
