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氮化鎵功率半導(dǎo)體潛力無限，從手機(jī)快速充電到電動汽車

（2024年11月23日更新）

近日，蘋果爆料大神郭明皮透露，蘋果可能在某個(gè)時(shí)候推出下一款氮化鎵充電器，最高支持30W快速充電，同時(shí)采用新的外觀設(shè)計(jì)。

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和三星，小米，OPPO與氮化鎵快速充電產(chǎn)品相比，蘋果在充電功率方面一直保守。去年10月，隨著新車型的出現(xiàn)MacBook Pro蘋果推出了140W USB-C電源適配器(下圖)是蘋果第一以729元的價(jià)格使用氮化鎵材料的充電器。

圖片來源：蘋果

如今，蘋果有望繼續(xù)增加氮化鎵充電器，氮化鎵功率半導(dǎo)體市場有望迎來快速發(fā)展。

手機(jī)等快充需求上升，氮化鎵功率市場規(guī)模將達(dá)到13.2億美元

氮化鎵是第三代半導(dǎo)體的核心材料之一，具有開關(guān)頻率高、禁帶寬度大、導(dǎo)電阻低等優(yōu)點(diǎn)，通常用于LED手機(jī)快充是氮化鎵在高頻功率器件領(lǐng)域的代表性應(yīng)用之一，如照明、顯示等。

與傳統(tǒng)的快速充電相比，氮化鎵快速充電具有更大的功率密度、更快的充電速度、更小的體積和便于攜帶，可以滿足消費(fèi)者對電子產(chǎn)品快速輕充電的雙重需求。

在上述優(yōu)勢下，許多制造商涌入氮化鎵快速充電市場。OPPO它是世界上第一家將氮化鎵引入手機(jī)充電器的制造商，該公司于2019年推出了65W三星、小米、ZTE等手機(jī)制造商隨后加入了氮化鎵快速充電陣營。除了手機(jī)制造商，第三方制造商也在繼續(xù)推出氮化鎵產(chǎn)品。

2020年，氮化鎵快充市場55W~65W百瓦級大功率產(chǎn)品市場上主流功率段較少，但備受期待。隨后，越來越多的制造商不斷推出大功率產(chǎn)品，以滿足消費(fèi)者日益增長的充電需求。今年MWC 2022期間亮相的realme GT Neo 3配備氮化鎵閃充技術(shù)，功率150W，手機(jī)可以在5分鐘內(nèi)4500部 mAh氮化鎵快充技術(shù)充分發(fā)揮了電池充滿50%的功率。

由于手機(jī)等消費(fèi)性快充產(chǎn)品需求的快速增長，氮化鎵功率市場規(guī)模也在快速增長。

全球市場研究機(jī)構(gòu)TrendForce根據(jù)吉邦咨詢的最新調(diào)查，第三類功率半導(dǎo)體產(chǎn)值將從2021年的9.8億美元增長到2025年的47.1億美元，年復(fù)合增長率將達(dá)到48%。其中，2025年氮化鎵功率半導(dǎo)體市場規(guī)模將達(dá)到13.2億美元。

氮化鎵功率半導(dǎo)體潛力無限，從消費(fèi)電子到電動汽車

氮化鎵功率半導(dǎo)體從消費(fèi)電子開始，但其未來不會停留在消費(fèi)電子市場。

隨著新能源汽車市場的蓬勃發(fā)展，行業(yè)對第三代半導(dǎo)體材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用持樂觀態(tài)度，電動汽車已成為氮化鎵功率半導(dǎo)體的下一個(gè)潛在市場。

目前，電動汽車市場更加關(guān)注碳化硅等第三代半導(dǎo)體材料的發(fā)展，行業(yè)對未來碳化硅逐漸取代部分樂觀IGBT、MOSFET硅基功率半導(dǎo)體應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域。

氮化鎵還可以在電動汽車市場發(fā)揮作用。

繼續(xù)使用電動汽車Kionix代理例如，與消費(fèi)電子快速充電一樣，電動汽車也有很高的快速充電需求。根據(jù)氮化鎵的特殊性能，引入氮化鎵技術(shù)可以大大縮短汽車的充電時(shí)間，車載充電器的體積和重量不會對汽車造成額外的負(fù)擔(dān)。

隨著電動汽車的不斷普及，電動汽車行業(yè)耐力焦慮的痛點(diǎn)亟待解決，氮化鎵功率半導(dǎo)體有望幫助。

然而，與消費(fèi)芯片相比，汽車級芯片對性能指標(biāo)、使用壽命、可靠性、安全性和質(zhì)量一致性有很高的要求，這也使得氮化鎵功率半導(dǎo)體在電動汽車市場的發(fā)展不如消費(fèi)電子市場快。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，電動汽車的發(fā)展通常需要三到四年的時(shí)間，因此氮化鎵半導(dǎo)體部署至少在2025年才會出現(xiàn)。

這些制造商針對氮化鎵功率半導(dǎo)體的未來采取行動

氮化鎵功率半導(dǎo)體在汽車中的應(yīng)用仍處于早期階段。為了抓住機(jī)遇，提前布局，許多企業(yè)瞄準(zhǔn)了氮化鎵在汽車領(lǐng)域的發(fā)展。

GaN Systems：2021年9月，加拿大制造商GaN Systems宣布與德國汽車大廠合作BMW氮化鎵已得到保證(GaN)晶體管生產(chǎn)能力達(dá)成協(xié)議，預(yù)計(jì)其生產(chǎn)能力將確保汽車制造商的供應(yīng)鏈穩(wěn)定，這反映了汽車公司對氮化鎵的關(guān)注。

2021年11月，GaN Systems最新一輪融資宣布完成1.5億美元，將在電動汽車市場努力提升其市場份額。

2021年12月，意法半導(dǎo)體宣布推出氮化鎵功率半導(dǎo)體PowerGaN該系列的應(yīng)用包括消費(fèi)電子產(chǎn)品的內(nèi)置電源，在更高功率的應(yīng)用中，意大利半導(dǎo)體PowerGaN該裝置還適用于電信電源、工業(yè)驅(qū)動電機(jī)、太陽能逆變器、電動汽車及其充電設(shè)施。

納微半導(dǎo)體：今年1月，納微半導(dǎo)體宣布開設(shè)新的電動汽車(EV)設(shè)計(jì)中心進(jìn)一步擴(kuò)展到更高功率的氮化鎵市場。新設(shè)計(jì)中心位于中國上海，擁有一支經(jīng)驗(yàn)豐富的世界級電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)師團(tuán)隊(duì)，在電氣、熱力和機(jī)械設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)、完整的模擬和原型設(shè)計(jì)能力方面具有全面的能力。從概念到原型，再到全面認(rèn)證和大規(guī)模生產(chǎn)，新團(tuán)隊(duì)將為全球電動汽車客戶提供支持。

此外，納微半導(dǎo)體為電動汽車應(yīng)用量身定制的高功率650V GaN IC已于2021年12月向EV客戶提供樣品。

豐田合成：今年3月15日，豐田合成宣布與日本大阪大學(xué)成功開發(fā)了6英寸以上的氮化鎵籽晶，有利于氮化鎵功率器件的低成本。豐田合成表示，電力設(shè)備廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械、汽車、家用電子等領(lǐng)域的電力控制。隨著社會向碳中和的方向發(fā)展，下一代功率設(shè)備將在未來得到廣泛應(yīng)用，因?yàn)樗梢詭椭鷾p少可再生能源設(shè)備和電動汽車等大型電力設(shè)備的功率損失。氮化鎵功率設(shè)備是減少功率損失的方法之一，開發(fā)下一代功率設(shè)備需要更高質(zhì)量、更大尺寸的氮化鎵襯底，以實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

結(jié)語

在第三代半導(dǎo)體材料中，碳化硅功率半導(dǎo)體在電動汽車市場上很受歡迎，而氮化鎵功率半導(dǎo)體在消費(fèi)電子快速充電市場上保持著優(yōu)勢。未來，隨著電動汽車的進(jìn)一步普及，企業(yè)將繼續(xù)努力突破和擴(kuò)大技術(shù)生產(chǎn)。氮化鎵會復(fù)制電動汽車市場碳化硅的成功模式嗎？我們等著看！

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