誰能想到,一塊不起眼的“新材料”,如今卻直接撬動了半導體換代、充電加速、汽車電力以及5G基站等關鍵領域,甚至連“光的顏色”都在它的掌控之中。說的正是——氮化鎵,英文縮寫GaN。去提到半導體,大家還只聯想到芯片制造等傳統領域;但現在,誰的手機沒換個GaN快充頭?哪家服務器不用點GaN電源,拿出去都快被人笑成“老古董”。
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但千萬別以為這只是“快充口”的小打小鬧。氮化鎵的崛起,背后是一場技術與產業的硬仗。放眼全球,數據中心、汽車、通訊塔、衛星,幾乎無一例外都開始與它發生聯系。可以說,氮化鎵正以更高頻率、更低能耗、更小體積全面挑戰傳統硅材料,實現了“沒有對手,只有超越”。
快充只是氮化鎵的起點。現在一線高端手機,甚至不少國際品牌高端筆記本電腦,已經將GaN快充方案納入標配。2022年四季度,市場份額一度突破45%。很多人以為這只是“模塊商”的小眾業務,殊不知這里暗藏著整個半導體供應鏈的激烈競爭,中國、日本和歐洲廠商都紛紛下場較量。在國際市場上,英飛凌攜手臺積電推出GaN量產線,但中國本土的領軍企業,才是真正與全球巨頭正面招的實力派。
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比如奧海科技,作為老牌充電黑馬,從20W到140W全線布局,兼容PD3.0到“白水協議”UFCS,連機器人無線充電領域也涉足。他還研發了ICE4.0降溫技術,用大白話說,就是快充功率拉滿也依然“摸得不燙”。今年前三季度,這一方向的銷量增速非常明顯。
與此同時,聞泰科技依托自有IDM體系,將GaN芯片上下游業務緊密結合,電壓覆蓋從40V到700V,一步到位。產品已進入車規標準,全面布局數據中心、電源管理、工廠自動化等環節。其自研封裝與散熱技術主打安全穩定,已經被不少國內新能源車企的OBC、DC/DC模塊所采用。
南大光電是半導體產業中的“材料基礎設施”。不要小看它只做一項名為“T”的三甲基鎵(TMG)原料,GaN的生長離不開它。他將純度提升至6.5N,處于全球領先水平,同時大幅降低了成本,直接讓國外原料企業的高價策略失效。趁著國產替代的大潮,這幾年國內GaN外延產業鏈,包括前驅體、光刻膠等環節,基本實現了自主可控,南大光電已成為隱形的產業鏈領頭羊。
在技術端,新潔能早早布局GaN HEMT,高頻低損耗產品不僅覆蓋快充和無線電源,還開始切入數據中心和AI算力服務器的電源環節。通重投入Fabless模式和自建封測協作生產線,其供應鏈穩定性日益突出。
在機器人自動化領域,固高科技主打“硬核控制”:皮秒級延時、100kHz高頻驅動,能實現高速、超精密控制,應用于人形與協作機器人關節,已經在高端裝配與半導體設備國產配套實現落地。
照明與激光顯示領域,氮化鎵同樣不可或缺。三安光電已成為硅基GaN龍頭,月產能持續增長。其產品廣泛應用于5G基站、光伏逆變器、電動車直流模塊以及手機射頻等多個領域。國內主要手機品牌的射頻功放芯片中,有一半采用的是三安光電的GaN芯片。
高端領域方面,長光華芯專注于450–550nm波段激光芯片,藍綠光LED與激光器等關鍵產品,未來在投影顯示、AR/VR等方向大有可為。目前已與中科院蘇州納米所共建實驗室,實現全面自主可控。
另外,斯達半導和華潤微都在“車規級”GaN領域深耕。斯達半導的30–150kW GaN模塊已與主流整車企業展開合作,預計2026年后有望實現批量裝車。而華潤微則在G3平臺(900V)量產的基礎上不斷迭代G4技術,同時已全面進入新能源領域,GaN芯片累計出貨超一億顆。
賽微電子則以高端外延+功率芯片的“組合拳”模式,推進8英寸硅基與6英寸碳化硅基方向,與國際大廠正面競爭。當前,無論是全球數據中心、5G通訊,還是新能源逆變難題,國內廠商方案已經頻繁亮相并被采納。
別看材料技術高冷,實際上它承載著國家級重大戰略。像GaN在5G頻段放大器、軍用雷達系統、衛星遙感等領域,已成為不可替代的核心。雖然美、日、歐在部分環節嘗試“卡脖子”,但中國企業正不斷提升自主份額,設備制造與封測流程都已實現自給,產業鏈愈發完善。
新能源車領域,將是未來一兩年氮化鎵應用最具爆發力的方向。包括功率模塊、OBC、DC/DC等正在加速本土化,誰能夠成為系統級關鍵供應商,基本就能占據全球新能源鏈上游的重要地位。下一步增長,則要看氮化鎵能否深入AI數據中心、儲能站、智能光伏逆變、無線傳感等新興領域。
當然,行業里玩家扎堆,創新龍頭與創業新勢力并存,格局也顯得愈發殘酷。有人靠綁定大客戶占據頭部資源,有人則因技術差距被邊緣化。因此,無人敢懈怠,全球市場競爭比拼的不僅是單項突破,還包括供貨交付、成本控制以及后續的迭代能力。
行業細節往往反映整體趨勢。比如今年5月國內一線手機發布會上,首次將高功率GaN適配器列為標配,瞬間引發業內響應。又如2023年年底,國際通訊公司曝出“因GaN電源跳閘”致多國5G服務故障,最終由中國企業技術方案接棒,確保了設備平穩運轉。另外,國產GaN射頻元件隨米爾雷達出口海外,有效推動國內技術“出圈”,相關研究所的典型案例也為業內津津樂道。
縱觀這一輪氮化鎵的產業突圍,實質上是“材料+應用場景+供應鏈”多線發展的結果。無論是芯片、外延材料,還是終端模組與系統適配,誰能頂住市場波動,抓住新一輪拐點,誰就有望主導未來格局。政策層面,相關扶持措施落地迅速,國產替代不斷推進,無論是銀行還是風投,資金支持都毫不含糊。
產業進程如大江奔流,明星企業輪番登場,最終還是要靠腳踏實地、敢打硬仗的企業做出突破。可以說,氮化鎵“換道超車”的下半場才剛剛開始。
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