新基建氮化鎵，格局大變

【摘要】隨著智能汽車、數(shù)據(jù)中心和人形機器人產(chǎn)業(yè)井噴，GaN憑借高頻高效特性，正在三大領域加速滲透。

但成本、可靠性與生態(tài)鏈斷層仍是行業(yè)瓶頸。當前，國內氮化鎵龍頭英諾賽科是全球唯一8英寸GaN量產(chǎn)廠商，其IDM模式已經(jīng)打通設計-制造-封測全鏈條，今年開始持續(xù)放量。

數(shù)據(jù)中心的電費賬單、電動汽車的快速更迭、人形機器人的新關節(jié)，都是中國第三代半導體產(chǎn)業(yè)狂飆的縮影。當GaN成本降至硅的數(shù)倍，電動車、機器人、AI服務器將更快“GaN化”。

萬億級市場爆發(fā)前，能否承住需求將很快決定各家的排位。

以下為正文：

2020年2月，在晶圓代工領域稱霸全球的臺積電，罕見地發(fā)布新聞稿，宣布與國際功率半導體IDM大廠意法半導體攜手合作開發(fā)氮化鎵(GaN)制程技術。

長期以來，半導體材料都是由硅作為基材，但受限于硅的物理性質，且面對電路微型化的趨勢，其不論是在制程或功能的匹配性上都已面臨極限，越來越難符合芯片尺寸縮減、電路功能復雜、散熱效率高等多元的性能要求。

加上更多高頻率、高功率等電子應用出爐，更省電、更低運行成本、并能整合更多功能性的半導體元件開始成為各大半導體巨頭關注的問題。

2024年1月，瑞薩宣布3.39億美元收購Transphorm，正式進軍氮化鎵領域。

進入今年，智能汽車、數(shù)據(jù)中心、人形機器人等產(chǎn)業(yè)進入井噴期，愈發(fā)需要高質量的車規(guī)芯片、電源芯片和電機驅動產(chǎn)品作為基礎設施。

氮化鎵作為新興的第三代半導體材料，開始走入質變新節(jié)點。

01

超越消費電子

今年上海的國際集成電路展覽會暨研討會（IIC），AI成為第一大主題，而高算力需求帶來的功耗和能效問題則成為電源論壇的重要話題。

2025年3月，中國信通院預測，到2030年中國數(shù)據(jù)中心耗電量將達到4000億千瓦時，占全社會用電量的比重將從當前的不足2%攀升至6%。若這些電力需求仍依賴化石能源，碳排放量將超過2億噸，相當于北京市2024年全年碳排放總量的3倍。

快速發(fā)展和更加精細化的高精產(chǎn)業(yè)開始需要更為先進的電源解決方案來提供支持，氮化鎵則在近幾年開始大放異彩。

人工智能方面，目前，全球AI和超大規(guī)模計算數(shù)據(jù)中心的PSU有三種外形規(guī)格，包括通用冗余電源的CRPS185、CRPS265以及開放計算項目的OCP。三種規(guī)格電源高度和寬度尺寸相同，只有長度不同，其中，每個CRPS185電源尺寸都是固定的，長寬高分別為185毫米、73.5毫米、40毫米。

因此，在尺寸無法改變的情況下，AI服務器功率需求的增加就需要從提升功率密度入手，升級數(shù)據(jù)中心PSU成為重要突破口。

在硅基產(chǎn)品已到達物理性能極限的情況下，氮化鎵器件的高開關頻率特性使其更加適合高密度CRPS應用。

汽車領域，有三大應用是與電源相關的，即充電器、DC-DC轉換器和牽引逆變器。

牽引逆變器是目前為止可以從GaN技術中受益最多的。因為使用GaN元件后，可以減輕汽車的重量，提高能效，讓電動車能夠行駛更遠距離，同時可以使用更小的電池和冷卻系統(tǒng)。

機器人等場景，動力核心是電機與電機驅動芯片，氮化鎵技術導入電機驅動芯片后，為機器人驅動系統(tǒng)提供了更高的能效比、更優(yōu)的熱管理和更合理化的設計。

市場規(guī)模方面，根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新研究，在2025年各機器人大廠逐步實現(xiàn)量產(chǎn)的前提下，預估2027年全球人形機器人市場產(chǎn)值有望超越20億美元，2024年至2027年間的市場規(guī)模年復合成長率將達154%，這是氮化鎵異常龐大的應用空間。

02

三個關鍵：成本、可靠性與生態(tài)

實際上，碳化硅也能在800V以上的高壓平臺上較好運行，但局限性在于：要在碳化硅制造領域站穩(wěn)腳跟，需要專用于碳化硅的昂貴設備——碳化硅晶圓的生長溫度超過 2700℃，生長速度至少比硅慢 200 倍，而且需要消耗大量能源。

相應成本轉嫁到產(chǎn)品價格上是一步不小的投入。

氮化鎵的優(yōu)勢則在于，基本上可以使用與硅加工相同的設備，其中氮化鎵外延晶片可以在其各自的基板上以 1000 至 1200℃ 的溫度生長，還不到碳化硅的一半。

據(jù)了解，國產(chǎn)氮化鎵龍頭英諾賽科擁有全球量產(chǎn)8英寸硅基氮化鎵的平臺，相對于6英寸的平臺，8英寸單片晶圓器件可以增加80%，單顆產(chǎn)品就具備30%的成本優(yōu)勢。

此外，不論是熱效率、集成度還是功率密度，氮化鎵都遠勝硅MOSFET。

但盡管有諸多好處，能夠量產(chǎn)氮化鎵仍然存在壁壘，一個重要的問題在于設計鏈與供應鏈的斷層。

如果想要垂直整合，就要從設計、制造、封測到銷售一條龍包辦，甚至自帶晶圓廠、封裝廠和測試廠，典型的如三星、英特爾、德州儀器等巨頭廠商。

如此下來，花費不小，能不能賭對路線就成了關鍵，這是前幾年諸多廠商選擇路線的關鍵糾結點。

如果采用Fabless（無晶圓廠）模式，公司專注芯片設計，制造外包給Foundry，封測丟給OSAT，自己幾乎只管畫圖紙和數(shù)錢，這種“輕模式”吸引了不少早期玩家。

但代價是高度依賴代工廠，后者產(chǎn)能一緊張，立馬漲價斷供，且自有技術突破較慢。

要面包還是要玫瑰，成了兩難選擇。

03

IDM已有破局案例

當前，國內產(chǎn)業(yè)鏈堅持IDM的廠商中，英諾賽科已經(jīng)走過了漫長的投入期，近年來開始異軍突起。

財報看，公司2024年銷售收入8.29億元，同比增長39.8%，同時受益于銷售規(guī)模快速攀升，產(chǎn)能利用率繼續(xù)提升，同時，截至2024年末，英諾賽科晶圓產(chǎn)能達1.3萬片/月，2025年計劃將產(chǎn)能擴充至2萬片/月。

利潤率方面，毛損率由2023年的-61.6%大幅縮減至2024年的-19.5%，提升42.1個百分點。全年交付晶片6.6億顆，出貨量增長態(tài)勢明顯。

IDM廠商本身是成本費用高企，企業(yè)往往在初期需要面對重資產(chǎn)的折舊攤銷和固定運營費用壓力，且要靜待市場端收入的緩慢增長，英諾賽科本年度成本的迅速下降，也側面證明了公司運營模式正在走入成熟期。

另一邊，公司是全球首家量產(chǎn)8英寸硅基氮化鎵晶圓，量產(chǎn)能力為公司大量自主創(chuàng)新研發(fā)、新品應用驗證提供了得天獨厚的保障。

從公司專利數(shù)量來看，截至2024年末，公司擁有超過700項專利及專利申請，覆蓋芯片設計、制造工藝、可靠性等方面，僅就專利數(shù)量而言，量產(chǎn)催生質變，制造能力讓公司的技術研發(fā)實力躍居行業(yè)前列。

從今年的業(yè)績表現(xiàn)看，隨著消費電子領域的成功，英諾賽科已經(jīng)將市場鋒線深入數(shù)據(jù)中心、新能源汽車、人形機器人等前沿熱門應用領域。

以最新推出的100V半橋氮化鎵功率芯片ISG3201為例，其適用于48V功率系統(tǒng)、電動工具等高頻高功率場景。VGaN系列產(chǎn)品INN040W048A屬于全球首款雙向導通氮化鎵器件，能夠應用于智能手機USB/無線充電端口。

當前，汽車、工業(yè)、機器人三大市場需求猛漲，價格已經(jīng)超越了過去幾年單純比誰更低的階段，更精細化的產(chǎn)品要求開始倒逼更可控、更穩(wěn)定的供貨源。

這對產(chǎn)能建設、技術研發(fā)都提出了更嚴格的標準，IDM的優(yōu)勢也相應更加凸顯，預計從今年開始，進入成熟期的英諾賽科也將成為客戶產(chǎn)品更新替代的重要周轉站。

04

尾聲

據(jù)珠海特區(qū)春節(jié)報道，英諾賽科2025年新年伊始便訂單激增，為保障客戶需求，英諾賽科春節(jié)不停工、不停產(chǎn)，保持高強度生產(chǎn)節(jié)奏。

數(shù)據(jù)中心的電費賬單、電動汽車的快速更迭、人形機器人的新關節(jié)，都是中國第三代半導體產(chǎn)業(yè)狂飆的縮影。當GaN成本降至硅的數(shù)倍，電動車、機器人、AI服務器將更快“GaN化”。

重資產(chǎn)豪賭的回報正在兌現(xiàn)，萬億級市場爆發(fā)前，能否承住需求將很快決定各家的排位。