2023年3月3日，Infineon Technologies（英飛凌）就同月2日宣布收購GaN Systems舉行了說明會，雙方談到了此次收購的目的以及對GaN（氮化鎵）的展望） 市場。

英飛凌PSS 部門總裁Adam White先生首先解釋了GaN的市場規(guī)模和增長速度。據(jù)法國市場研究公司Yole Group預測，2022-2027年功率應用GaN器件市場將以56%的復合年增長率（CAGR）快速擴張，2027年規(guī)模將達到20億美元 未來五年累計市場潛力超過60億美元。

在展示了硅、SiC（碳化硅）和 GaN的對比圖后，White 先生說，“雖然 GaN 仍然是一個年輕的市場，但它正呈現(xiàn)出未來最高的增長速度。GaN 的主要特征是：其卓越的開關(guān)性能可實現(xiàn)高功率效率并以緊湊的外形降低系統(tǒng)成本。GaN 市場明顯加速發(fā)展，幾個關(guān)鍵應用已經(jīng)達到或正在接近該臨界點。”White 解釋說。

英飛凌收購GaN制造商

關(guān)于通過收購形成的互補關(guān)系，英特爾PSS 部門首席財務官Ulrich Pelzer先生表示，“由于 GaN 晶體管是通過外延工藝在硅晶圓上生長的，硅晶圓已商品化且容易獲得，因此競爭差異化并不取決于基礎(chǔ)材料的供應。”“英飛凌有與外延和前端設(shè)備處理相關(guān)的重要 IP，其中添加了 GaN Systems 的產(chǎn)品和封裝，”他說。他補充說：“為了在系統(tǒng)級實現(xiàn) GaN 的優(yōu)勢，需要特定的拓撲結(jié)構(gòu)和封裝。英飛凌加入 GaN Systems 的專業(yè)知識將實現(xiàn)創(chuàng)新解決方案，包括邏輯功能的單片集成。這將加速創(chuàng)建公司極具競爭力的產(chǎn)品。

在整合GaN Systems后，英飛凌將擁有超過350個與GaN功率器件相關(guān)的IP，是其競爭對手的六到七倍。此外，研發(fā) (R&D) 團隊將超過 450 人，研發(fā)預算將達到每年數(shù)千萬美元。對于顯著縮短 GaN 產(chǎn)品的上市時間和利用從各種用例中獲得的見解。

英飛凌目前部署了自己的 GaN 功率器件“CoolGaN”，但 GaN Systems 產(chǎn)品的加入將使 GaN 器件的數(shù)量增加一倍，在消費、工業(yè)和汽車應用中有超過 2000 種有源器件，該產(chǎn)品將提供給客戶。此外，這些應用中的設(shè)計機會管道將增加一倍以上，達到 30 億歐元。

White 表示：“此次收購將創(chuàng)造領(lǐng)先的 IP 組合、‘一流’的研發(fā)能力和一流的應用理解。同樣重要的是晶圓代工和內(nèi)部制造能力的結(jié)合。GaN Systems 將為提高 GaN 市場的競爭力做出重大貢獻，并鞏固英飛凌作為電源系統(tǒng)領(lǐng)導者的地位。”

此次收購預計將以現(xiàn)金交易方式進行。該交易取決于包括監(jiān)管部門批準在內(nèi)的成交條件，但該公司預計該交易將在 2023 年內(nèi)完成。


GaN器件前景不可小覷

市場研究公司 Yole 預測，GaN 功率器件市場將從 2021 年的 1.26 億美元增長到 2027 年 20 億美元的，期間的年復合年增長率（CAGR）高達的59% 。

據(jù)Yole介紹，消費電源、數(shù)據(jù)通信/電信和汽車將成為氮化鎵市場的主要推動力。談們指出，消費 GaN 快速充電器目前正在為手機市場增長。2020年以來，搭載Power Integrations、Navitas Semiconductor、GaN Systems等產(chǎn)品的小型快速充電器在美國的銷量暴漲，而專門從事8英寸GaN制造的Innoscience也在這個市場迅速崛起，并逐漸成為市場的重要角色。為此Yole 預測，消費電力市場將以 52% 的復合年增長率繼續(xù)增長，到 2027 年將增長到 9.16 億美元。

另一方面，從功率效率的角度來看，預計數(shù)據(jù)通信/電信市場在中期內(nèi)將變得更加普遍。特別是隨著數(shù)據(jù)中心采用 48V-Point-Of-Load（48V 至 POL 直接電壓轉(zhuǎn)換）系統(tǒng)的進展，有望將其推廣應用于低壓應用。Transphorm、EPC、德州儀器、英飛凌科技和GaN Systems 等也已經(jīng)在這些市場發(fā)力。據(jù)Yole 預計，這個市場將繼續(xù)以 69% 的復合年增長率增長，并在 2027 年達到 6.18 億美元。

2021年車用GaN功率器件市場規(guī)模為530萬美元，但由于汽車電氣/電子（E/E）轉(zhuǎn)換的快速發(fā)展，從今年到2027年，這個市場將以99%的復合年增長率增長，預計將增長至規(guī)模2.27億美元。其中，車載 DC-DC 轉(zhuǎn)換器和車載充電器 (OBC) 預計將迎來下一波增長。

據(jù) Yole 稱，GaN 供應鏈的新進入者變小非常突出。例如，ROHM 為電信/數(shù)據(jù)通信應用提供 150V GaN 產(chǎn)品。BelGaN 是一家新的比利時 GaN 代工廠，他們最近收購了 onsemi 在該國的傳統(tǒng)晶圓廠。在資金方面，納微通過SPAC宣布與Live Oak Acquisition簽署了價值10.4億美元的交易。

在中國，GaN 廠商的投資也正在增加。例如，Innoscience 計劃投資超過 4 億美元，到 2025 年將其目前每月 10,000 片晶圓（200mm 晶圓）的產(chǎn)能擴大到 70,000 片晶圓。中國國內(nèi)的 GaN 功率器件供應鏈是專門為消費市場打造的。

據(jù)說，隨著 8 英寸晶圓的進步和供應鏈的整合，GaN 的制造成本正在下降。最重要的是，在構(gòu)成大部分成本的外延工藝中，可以使用本地生產(chǎn)或外包。這正在成為一個重點。


中國市場將是最強的消費驅(qū)動

到目前為止，消費領(lǐng)域一直是 OEM 采用 GaN 的主要驅(qū)動力，這要歸功于材料的成本和效率優(yōu)勢，而且這種趨勢預計不會放緩。Yole Intelligence 預測，功率 GaN 市場的消費應用預計將從 2021 年的 7960 萬美元增長到 2027 年的 9.647 億美元，復合年增長率為 52%。到 2027 年，消費行業(yè)將占整個行業(yè)的 48%。

由于對更快、更便宜和更環(huán)保的電子設(shè)備供電的需求，快速充電一直是推動這種采用的主要應用。

借助 GaN，智能手機制造商可以制造外殼尺寸更小且性價比更高的充電器。盡管基于 GaN 的器件的單價比硅貴，但更高的頻率和更高的功率密度值導致每瓦美元更低。比較三星的硅基和 GaN 基充電器有助于證明這一點：三星的 45W Si 快速充電器的功率密度為 0.55W/cm3；而其 45W 基于 GaN 的充電器擁有 0.76w/cm3的功率密度，占地面積縮小了近 30%。

小米、vivo、聯(lián)想、OnePlus Technology 和 Nubia 等中國 OEM 只是報告中提到的過去兩年發(fā)布快速充電器的少數(shù)幾家公司。

雖然其他地區(qū)的電子 OEM 擁有 GaN 快速充電產(chǎn)品，例如蘋果（美國）和三星（韓國），但在該地區(qū)卓越的制造能力和專用供應鏈的支持下，中國 OEM 的數(shù)量要多得多，這使得該地區(qū)能夠在功率 GaN 消費領(lǐng)域占據(jù)主導地位。自 2021 年以來，中國國內(nèi)供應鏈已經(jīng)能夠以自下而上的方式支持氮化鎵大批量出貨。該地區(qū)是最大的消費品市場之一，這種需求推動了集成設(shè)備制造商 (IDM) 的發(fā)展，代工廠和包裝商/OSAT。

英諾賽科（Innoscience）和三安集成電路是功率GaN生態(tài)系統(tǒng)中的兩個重要的中國參與者，有助于推動中國的領(lǐng)先地位。Innoscience是全球最大的專注于GaN技術(shù)的8英寸IDM；而三安集成電路是一家化合物半導體晶圓代工企業(yè)，為高效電源設(shè)計提供GaN代工服務。

圍繞氮化鎵消費領(lǐng)域，其他即將推出的應用包括音頻設(shè)備，例如 D 類音頻放大器，這在未來幾年可能會占用少量業(yè)務。然而，預計快速充電器將成為預測期內(nèi)消費市場的主要驅(qū)動力。