2017年中国GaN新型功率器件行业发展潜力分析及未来市场前景预测【图】

GaN新型功率器件李玲玲 2017-05-02 06:30 来源：智研咨询

性能优异， GaN 功率器件更能满足高频应用

GaN 材料具有 3 倍于 Si 材料的禁带宽度、10 倍于 Si 的临界击穿电场和2.5 倍于 Si 的饱和漂移速度，特别是基于 GaN 的 Al GaN/GaN 结构具有更高的电子迁移率，使得 GaN 器件具有低导通电阻、高工作频率，能满足下一代电子装备对功率器件更大功率、更高频率、更小体积和更恶劣高温工作的要求。

GaN 功率器件结构图

数据来源：公开资料整理

光电/射频领域应用普及， GaN 材料/工艺成本逐年下降

GaN 材料原先被用为如蓝色 LED 等 LED 类产品的主要原料，但是由于 GaN具有高硬度与高能隙的特性，并且 GaN 功率元件可以在硅基质(siliconsubstrates)上成长，在面积与整体成本考量上，也具有比碳化硅元件更划算的可能性，因此也被运用在高功率半导体元件中。

随着 GaN 材料在光电器件领域的广泛应用，加速了 GaN 材料的发展，特别是大直径硅衬底 GaN 外延生长技术的进步以及逐步商业化，使得 GaN具有更低廉的成本价格，有力地促进了 GaN 功率半导体器件的发展。预计到 2020 年， Si 基 GaN 元件售价会和 Si 基 MOSFET 以及 Si 基 IGBT售价相当。

GaN 更适用于中低压/高频领域

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已应用 GaN 功率器件的产品

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国际厂商开始发力，角逐 GaN 功率器件市场

基于 GaN 器件的优异性能，众多国际厂商如 Infineon、 ST、 NXP(已被高通收购)等近年来竞相追逐此领域市场，虽然从目前来看， GaN 器件成本相对于 Si、 SiC 仍然较高，但得益于 GaN 材料在其他领域的普及应用，使得成本下降成为必然趋势， GaN 产品未来长期前景看好。目前基于 GaN 的功率开关器件主要包括 Al GaN/GaN HEMT（HFET）、 GaN基 MOSFET 和 MIS-HEMT 等结构。其中， Al GaN/GaN HEMT 具有工艺简单、技术成熟、优良的正向导通特性和高的工作频率等优点，成为 GaN 功率开关器件中最受关注的结构。目前基于 6 英寸硅基 GaN 平台， IR 公司和 EPC 公司分别推出了 30V 和100V/200V 的 GaN 场效应电力电子器件， 600V-900VGaN 器件在近期也将推向市场。以欧洲微电子研究中心为代表的研发机构正开展 8 英寸硅基GaN 电力电子器件研究。

GaN 功率器件领域主要厂商

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各厂商 GaN 器件不同类型及工艺

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2020年GaN器件市场规模可能达到6亿美元

市场规模方面，2020年GaN器件市场整体规模有可能达到约6亿美元。届时，一块6英寸晶圆可加工出大约58万个GaN。按照EV和HEV从2018年或2019年开始采用GaN的设想来看，GaN器件的数量将从2016年开始显著增加，一直到2020年都将以80％的年均增长率（CAGR）增长。

从最近的报道来看，GaN行业正随着合并、收购及授权协议的敲定而逐渐形成。包括古河电气工业与美国Transphorm公司签订知识产权组合排他性授权协议，以及美国Transphorm公司与富士通最近签订的协议，都表明GaN技术正在向整个价值链扩展。这将强化主要企业在市场上的地位，也会淘汰最没有竞争力的企业。因此，日本企业现在正在与德国英飞凌科技、美国国际整流器公司（IR）及美国宜普电源转换公司（EPC）等功率器件厂商竞争，全力进军该领域。

关于2014年的市场规模，Yole预计GaN器件的销售额与研发协议等加起来也只有1000万～1200万美元。在这种规模不大的业务中，只有最强的企业能存活。并且，在早期涉足的企业中也会出现现金流锐减的情况。