#氮化鎵
全球功率半導體,爆漲!氮化鎵要來了!
復合年均增長率 ≈ 6.95%富士經濟重磅預測🔥 2035年功率半導體市場翻倍破7兆、氧化鎵量產倒計時近日,富士經濟於2026年4月發佈了全球功率半導體市場預測報告。報告預測,隨著新一代功率半導體全面投入使用,該市場將從2030年左右開始顯著擴張。到2035年,市場規模預計將達到73495億日元,較2025年增長95.7%。在下一代功率半導體方面,碳化矽(SiC)功率模組市場預計將增長至18749億日元,增長5.3倍;氮化鎵(GaN)功率半導體市場預計將增長至3169億日元,增長5.4倍。1、全球功率半導體市場概覽預計到2035年,全球功率半導體市場規模將達到73495億日元。其中,矽(Si)功率半導體市場規模將達到48418億日元,下一代功率半導體市場規模將達到25077億日元。2025年,功率半導體市場規模為37550億日元,其中矽功率半導體市場規模為32182億日元,下一代功率半導體市場規模為5368億日元。這表明,未來十年,下一代功率半導體市場將迎來顯著增長。據富士經濟預測,2025年矽功率半導體市場將因電子裝置製造商的庫存調整以及消費電子產品和資訊通訊裝置需求的增長而增長。另一方面,歐洲、美國和日本的功率半導體製造商則受到電動汽車市場停滯不前的顯著影響。全球功率半導體市場,來源:富士經濟2、預計:碳化矽價格競爭將加劇(價格戰)在下一代功率半導體領域,碳化矽(SiC)功率模組的市場規模預計將從2025年的3506億日元增長到2035年的1.8749兆日元。電動汽車牽引逆變器對SiC功率模組的需求旺盛,預計其在電動汽車中的應用將持續增長。到2035年,預計約70%的電動汽車將配備基於SiC的牽引逆變器。在鐵路和能源領域,SiC功率模組在大容量儲能系統(ESS)和太陽能發電系統功率調節器中的應用也將顯著擴大。另一方面,來自中國製造商的新進入者數量不斷增加,預計將加劇價格競爭。3、氮化鎵倒計時:汽車和伺服器領域迅速發展預計到 2025 年,GaN 功率半導體市場規模將達到 585 億日元,到 2035 年將增長至 3169 億日元。未來,GaN 的應用預計將在車載充電器、雷射雷達、伺服器機架電源以及人形機器人和無人機等領域得到更廣泛的應用。氧化鎵市場形成開始2025 年氧化鎵功率半導體市場規模很小,但預計到 2035 年將增長至 149 億日元。氧化鎵功率半導體主要分為兩類:一類用於肖特基勢壘二極體(SBD),即高速整流二極體;另一類用於場效應電晶體(FET),即高速開關電晶體。在日本,FLOSFIA公司於2025年12月完成了其4英吋氧化鎵晶圓製造技術的演示。該公司還宣佈,使用原型SBD驗證了產品可靠性的提升。富士經濟預測,用於白色家電和伺服器機架電源的600V小梁網二極體(SBD)將於2027年左右開始量產,屆時市場將迎來爆發式增長。儘管由於碳化矽(SiC)功率半導體成本的下降,氧化鎵功率半導體的成本優勢正在減弱,但富士經濟預計,一旦開始量產,鑑於氧化鎵功率半導體具有耐高壓等優勢,其應用將會更加廣泛。預計到2030年左右,FET將開始大規模生產,主要面向工業和能源領域,這些領域的需求量將大於SBD。FET的應用將首先應用於大型太陽能發電廠的電源調節器和兆瓦級充電器,未來有望擴展到汽車和電子領域。4、全球功率半導體製造裝置/元件市場受功率半導體市場整體低迷的影響,晶圓、光刻膠、焊料、封裝材料和鍵合材料等功率半導體元件市場增速放緩。矽晶圓需求同比略有增長,中國市場對前端材料的需求依然強勁,但歐美市場需求有所下降。後端材料需求疲軟,尤其是在汽車和電子應用領域。預計從2026年起,在功率半導體需求復甦的推動下,市場將開始擴張。市場規模預計到2025年將達到5967億日元,2029年將達到1兆日元,2035年將達到1.806兆日元。全球功率半導體製造裝置市場預計將從2025年的6735億日元增長至2035年的1.3627兆日元,翻一番。2025年,由於電動汽車市場低迷導致汽車相關資本投資減少,以及對2024年之前過度投資的反彈,該市場出現顯著萎縮。預計從2026年開始,此前被推遲的資本投資將恢復,從而帶動市場復甦,尤其是在前端工藝裝置方面。預計到2035年,8英吋碳化矽功率半導體生產線裝置的投資增加,以及汽車/電子行業檢測測試裝置和晶片外觀檢測裝置的廣泛應用,將推動市場擴張。(來源:eetjp)(芯榜)
全球最薄氮化鎵晶片,英特爾造
英特爾晶圓代工中心的研究人員展示了一種基於 300 毫米矽基氮化鎵晶圓的首創氮化鎵晶片技術,標誌著半導體設計領域的重大飛躍。這項成果在2025 年 IEEE 國際電子器件會議 (IEDM)上發佈,旨在解決現代計算領域最緊迫的挑戰之一:如何在日益緊湊的空間內提供更強大的性能、更快的速度和更高的效率。為了滿足圖形處理器、伺服器和無線網路對更高性能的需求,英特爾晶圓代工中心團隊開發了一種超薄氮化鎵晶片——其基底矽的厚度僅為 19 微米,大約是人類頭髮絲寬度的五分之一——以及業界首個完全單片整合的晶片上數字控制電路,所有這些都採用單一的整合製造工藝完成。這項創新的需求源於現代電子產品的一個根本性難題:如何在更小的空間內整合更多功能,同時還要應對更高的功率負載和更快的資料傳輸速度。傳統的矽基技術正接近其物理極限,業界一直在尋求氮化鎵 (GaN) 等替代材料來彌補這一差距。英特爾晶圓代工將超薄 GaN 晶片與片上數字控制電路相結合,無需單獨的配套晶片,並減少了元件間訊號傳輸過程中的能量損耗。全面的可靠性測試進一步證明,該平台有望成為實際產品的有力候選方案。這項技術為多個行業的切實改進打開了大門。在資料中心,氮化鎵(GaN)晶片的開關速度更快,能耗更低,優於矽晶片。這將使電壓調節器能夠做得更小、更高效,並更靠近處理器——從而減少長距離電源路徑上的電阻損耗。在無線基礎設施領域,GaN電晶體的高頻性能使其成為射頻(RF)前端技術的理想選擇,例如未來十年正在開發的5G和6G系統中使用的基站。GaN能夠在超過200 GHz的頻率下高效運行,這使其非常適合下一代網路所依賴的釐米波和毫米波頻段。¹ 除了網路之外,同樣的性能也適用於雷達系統、衛星通訊和光子應用,這些應用都需要快速的電訊號切換來調製光訊號。為什麼選擇氮化鎵?瞭解其材料優勢氮化鎵是一種化合物半導體——一種由兩種元素構成的材料——因其卓越的物理特性而備受關注。可以將半導體電晶體想像成一個控制電流流動的閥門或開關。目前大多數電晶體晶片使用的材料矽雖然也是一個不錯的閥門,但它也有侷限性:在高電壓下性能下降,並且隨著開關速度的提高,會產生更多的熱量和能量損耗。氮化鎵電晶體可以承受更高的電壓,開關速度更快,並且在此過程中能量損耗顯著降低。這使得它在功率轉換(即高效地升壓或降壓)領域極具吸引力。英特爾晶圓代工的方法是——在行業標準的 300 毫米直徑的大型矽晶圓上生長氮化鎵——使得氮化鎵晶片能夠使用為傳統矽晶片建造的大部分相同基礎設施進行製造,從而有可能大幅降低成本,並實現行業所需的大規模生產。一種新穎的方法:打造世界上最薄的氮化鎵晶片減薄半導體晶圓聽起來很簡單,但要在已完成所有電晶體和金屬布線層的 300 毫米氮化鎵矽基晶圓上進行減薄,同時又不損壞這些結構,卻是一項艱巨的工程挑戰。英特爾晶圓代工團隊採用了一種名為“研磨前隱形切割”(SDBG)的技術來實現這一目標。該技術使用精確控制的雷射在晶圓內部產生微小的裂紋,然後再通過機械研磨步驟減薄晶圓厚度。最終得到的氮化鎵晶片,其底層矽襯底厚度僅為 19 微米。為了驗證晶圓減薄不會影響性能,研究團隊測量了所製備晶片上電晶體的電學特性。柵極長度短至 30 奈米 (nm) 的電晶體展現出優異的載流能力、低能量損耗以及高達 78 伏的阻隔電壓能力。射頻性能同樣出色,電晶體的工作截止頻率超過 300 GHz——完全滿足下一代無線通訊所需的頻率範圍。與傳統的基於CMOS的矽晶片相比,GaN晶片具有諸多優勢,這是矽晶片在其物理極限下無法比擬的。GaN晶片能夠提供更高的功率密度,從而在更小的空間內實現更強大的系統——這對於空間受限的應用至關重要,例如資料中心、電動汽車(本質上是移動資料中心)和無線基站的負載點供電。矽晶片在結溫高於約150°C時可靠性會降低,這限制了其在高溫環境下的應用。GaN晶片更寬的帶隙使其能夠在更高的溫度下穩定運行,從而降低開關過程中的功率損耗,並實現更高效的散熱管理,進而減小冷卻系統的尺寸和成本。此外,英特爾晶圓代工採用標準的300毫米矽晶圓進行GaN晶片生產,與現有的矽基製造基礎設施相容,有望減少對重大新投資的需求。將矽邏輯直接整合到氮化鎵晶片上這項工作最新穎之處或許在於,它展示了直接建構在氮化鎵晶片上的全功能數位電路。在傳統電子學中,數字控制邏輯——即控制功率電晶體何時開啟和關閉的電路——通常由單獨的矽晶片處理。在基於晶片組的系統中,獨立的晶片會佔用寶貴的空間,並且由於元件間較長的電氣路徑而導致效率降低。英特爾晶圓代工團隊提出了一種潛在的解決方案,即在同一晶片組上整合兩種類型的電晶體:一種是擅長處理高功率(高電壓)的氮化鎵N溝道金屬氧化物半導體高電子遷移率電晶體(N-MOSHEMT),另一種是適用於低電壓數字邏輯的矽P溝道金屬氧化物半導體場效應電晶體(Si PMOS)。通過一種稱為層轉移的工藝將矽轉移到氮化鎵晶圓上,可以將這兩種電晶體並排建構,並使用相同的布線層進行連接。利用這一組合工藝,團隊建構並測試了一整套數位電路建構模組庫:反相器(用於將訊號從“開”翻轉到“關”)、與非門(一種基本邏輯運算)、多路復用器(用於在多個輸入訊號之間進行選擇的電路)、觸發器(用於儲存單個資訊位元的電路)以及環形振盪器(用於測量電路速度的反相器鏈)。每個電路均工作正常,速度測量結果——每個反相器的切換時間僅為 33 皮秒 (ps),即 33 兆分之一秒——在整個 300 毫米晶圓上保持一致,證實了該工藝的均勻性,並具有大規模生產的潛力。¹可靠性證明:經久耐用證明一項新的半導體技術在實驗室中有效僅僅是成功的一半。任何晶片技術在應用於實際產品之前,都必須證明其能夠在真實世界的嚴苛環境下(例如高溫、高電壓和持續電流)可靠運行數年。英特爾晶圓代工團隊對氮化鎵電晶體進行了四項行業標準可靠性測試,每項測試都旨在模擬晶片在其生命周期中遇到的不同類型應力。在時變介質擊穿 (TDDB)、正偏壓溫度不穩定性 (pBTI)、高溫反向偏壓 (HTRB) 和熱載流子注入 (HCI) 研究中取得的令人滿意的結果表明,300 毫米氮化鎵 MOSHEMT 技術能夠滿足所需的可靠性指標。接下來是什麼?將數字控制電路直接整合到氮化鎵 (GaN) 功率晶片上,為在緊湊的封裝尺寸內實現日益複雜的片上智能晶片、高速開關和高效電源轉換提供了可能。隨著半導體行業不斷向基於晶片的架構轉型,英特爾晶圓代工的 300 毫米矽基氮化鎵 (GaN-on-silicon) 平台將發揮核心作用,滿足下一代計算和通訊系統對性能、效率和密度的需求。從超大規模營運商到下一代無線網路,再到國防平台和衛星通訊系統,氮化鎵的高效性能將顯著降低電力成本、冷卻基礎設施成本和碳排放,從而直接應對眾多行業面臨的最緊迫挑戰。 (半導體行業觀察)
Google和輝達雙重認證!AI時代的氮化鎵,好戲剛剛開始
2月3日晚間,港股上市公司英諾賽科(02577.HK)發佈重大業務進展的自願性公告,稱公司產品已完成了在Google公司相關AI硬體平台的重要設計匯入,並簽訂了合規的供貨協議。這再次彰顯了英諾賽科在技術先進性、產品性能和質量等方面在氮化鎵行業的領先地位。基於當前的項目開發與客戶對接進展,英諾賽科將聚焦於AI伺服器、資料中心等高增長潛力領域,積極與產業鏈合作夥伴協作,合規地開展相關產品的商業化落地,滿足市場及客戶需求。圖片說明:英諾賽科宣佈與Google簽訂供貨協議,資料來源於公司公告對於英諾賽科來說,上一次類似的重磅公告始於2025年8月1日,彼時公司宣佈與輝達達成合作,聯合推動800 VDC(800伏直流)電源架構在AI資料中心的規模化落地,公司第三代GaN器件為輝達800 VDC架構提供從800V輸入到GPU終端、覆蓋15V到1200V的全鏈路氮化鎵電源解決方案。圖片說明:AI資料中心供電架構,資料來源於公司公告相比於2025年8月1日首次宣佈進入輝達供應鏈,彼時資本市場風險偏好較高,且香港市場流動性極為充沛,英諾賽科股價在短短一個月的時間內就實現了翻倍。本次宣佈進入Google供應鏈後,由於市場整體風險偏好下沉以及流動性欠佳的緣故,英諾賽科的股價表現冷靜了很多,公告發佈前後股價基本沒有變化,即便Google公佈財報後宣佈將2026年的資本開支上調至1750~1850億美元,遠超華爾街預期的1195億美元,公司股價仍然無動於衷。當短期投資者和投機者無利可圖之際,或許恰好就是長期投資者“從從容容、遊刃有餘”的佈局機遇。圖片說明:2025年8月至今英諾賽科股價變化,資料來源於WindGaN(氮化鎵)簡介熟悉北美AI產業鏈的投資者或許非常瞭解,光模組之所以供不應求,瓶頸在於EML雷射器,而導致EML光晶片產能不足的罪魁禍首,是第二代半導體材料InP(磷化銦)的嚴重短缺。GaN(氮化鎵)屬於第三代半導體材料,其主要應用場景在功率(電力電子)行業和射頻(通訊)行業,如無特別說明,本文主要指的是GaN功率半導體。圖片說明:半導體材料的發展歷程,資料來源於晶片技術與工藝與矽和其他半導體材料相比,GaN具有高頻、電子遷移率高、輻射抗性強、導通電阻低、無反向恢復損耗等優勢。其中GaN功率半導體能夠有效降低能量損耗、提升能源轉換效率、降低系統成本、並實現更小的器件尺寸。GaN功率半導體最典型的應用場景就是電源,而電源是所有現代工業領域的基礎。簡單來說,當電源中的矽基MOSFET在頻率、功率、熱管理、傳輸損耗和器件尺寸等方面出現物理瓶頸時,GaN功率半導體便是最理想的替代品。圖片說明:GaN的主要特點與優勢,資料來源於英諾賽科招股書普通消費者接觸最多的GaN產品,就是安克創新、小米、華為等品牌的65W、100W、140W的快充充電頭,幾乎全部採用GaN技術。一般來說GaN充電頭相比於普通充電頭,價格略貴,但具備體積小、充電快、不發熱、同時支援多種快充協議等多種優勢(如一個充電頭可以同時給蘋果裝置和Android裝置充電)。圖片說明:GaN充電頭對比普通充電頭的優勢,資料來源於小紅書過去GaN主要靠“手機快充”養活(即消費電子),後來隨著新能源汽車、太陽能及儲能等行業的快速成長,GaN的驅動力逐漸發生變化,具體來看,根據英諾賽科招股說明書中引用弗若斯特沙利文的資料:消費電子方面。GaN主要用於手機、電腦、PAD、電視、智能家居等裝置的快速充電器,同時USB-C的廣泛採用推動了多連接埠和大功率充電器需求的增加,進一步擴大的GaN的應用範圍。全球GaN功率半導體市場規模由2019年的不足1億元迅速增長至2023年的14億元,CAGR為102%。同時考慮到GaN在消費電子產品的滲透率不斷提升,以及各類消費電子所用GaN價值量上升,預計消費電子領域的GaN功率半導體市場規模將有2024年的25億元增長至2028年的211億元,CAGR高達71%。新能源汽車方面。GaN主要用於車載充電機、DC-DC變換器、雷射雷達驅動器、無線充電模組、無刷直流電機驅動器等部件。全球GaN功率半導體市場規模由2019年的不足500萬元迅速增長至2023年的7000萬元,CAGR為266%。同時考慮到新能源汽車滲透率不斷提高以及GaN產品價值量的提高,預計新能源汽車領域的GaN功率半導體市場規模由2024年的2.5億元增長至2028年的246億元,CAGR高達216%。太陽能及儲能方面。GaN主要用於微型逆變器、DC-DC變換器、儲能電池等。全球GaN功率半導體市場規模由2019年的不足3000萬元迅速增長至2023年的9000萬元,CAGR為32%。同時考慮到全球儲能系統滲透率不斷提高以及GaN產品價值量的提高,預計太陽能及儲能領域的GaN功率半導體市場規模由2024年的2億元增長至2028年的16億元,CAGR高達69%。圖片說明:GaN按下游應用區分的市場規模及增速,資料來源於英諾賽科招股書要說明的是,儘管弗若斯特沙利文的統計和測算往往過於偏樂觀,其資料作為參考即可,未必能夠完全當真,但從中能夠確定的是,GaN的增長趨勢相當迅猛。為什麼說,AI時代,GaN的好戲才剛剛開始注意到,上述資料的引用,主要來自於英諾賽科的招股說明書,其中市場規模的統計和測算的截至時間節點為2023~2024期間,彼時AI雖然非常火熱,但輝達尚未正式量產BlackWell系列也未正式發佈Rubin系列,伺服器機架的功率密度尚未從30kW飆升至100kW+,儘管傳統矽基電源體積很大、效率較低,但仍可以塞進H100、H200甚至Blackwell的機架內。因此彼時的資料,面對日益革新的AI資料中心,時效性未必足夠。2025年,輝達發佈的新資料中心架構,並正式與多家GaN功率半導體製造商的合作浪潮,包括德州儀器、Navitas、英飛凌科技、英諾賽科等,目標是共同推動資料中心向800V高壓直流架構的轉變。輝達2025年與多家GaN廠商的合作,標誌著AI資料中心大規模部署GaN的開端,基本可以確定的是,高功率密度的GaN將成為解決下一代AI資料中心電源瓶頸的唯一解。Yole Group認為,輝達對人工智慧資料中心的推動,正在為GaN技術創造類似“特斯拉推動SiC(碳化矽)”時刻的市場機遇。圖片說明:下一代AI資料中心需要匹配下一代的電源系統,資料來源於Yole Group根據Yole Group在其報告《Power GaN 2025》中測算,GaN市場的CAGR從2024年的3.6億美元增長42%,隨後增長六倍,到2030年約30億美元。其中電信和基礎設施類股預計將以53%的CAGR增長,到2030年GaN收入將超過3.8億美元,使資料中心成為GaN市場中最有前景的增長支柱之一。”TrendForce的測算更加樂觀一些,認為到2030年GaN市場規模將達到44億美元,並預計到2030年,AI伺服器電源需求將推動GaN在非消費電子領域的佔比從23%提升至48%。圖片說明:Yole測算GaN市場規模及增速,資料來源於Yole Group除了AI資料中心外,AI時代隨著端到端大模型的逐步成熟,另一台GaN的好戲,便是人形機器人。人形機器人本質上是“戴著腳鐐跳舞”的,每一克重量、每一立方釐米空間都要斤斤計較。人形機器人通常擁有40多個自由度或關節(如特斯拉Optimus僅靈巧手就22個自由度),每個關節都需要一個電機來驅動,這便是GaN發揮最大價值的地方。圖片說明:特斯拉靈巧手,資料來源於國金證券例如,傳統矽基MOSFET體積大、發熱嚴重,為了散熱,電機通常無法直接整合在關節內部,需要安裝在機器人軀幹,通過長電纜連接電機,這會導致布線複雜、重量增加(銅線很重)。因此,要想將電機做得足夠小、小到可以直接塞進人形機器人的關節裡,GaN幾乎就成為了一個必選項。換句話說,人形機器人是繼資料中心之後,在AI時代的第二台好戲,這台好戲才剛剛開始。GaN上市公司簡介在港股市場中,涉及GaN業務的公司主要是英諾賽科。在A股市場中,涉及GaN業務的公司包括但不限於三安光電(600703.SH)、聞泰科技(600745.SH)、士蘭微(600460.SH)等等。在全球市場中,涉及GaN業務的公司主要有:英諾賽科、EPC、英飛凌、Navitas及Power Integrations等等。其中英諾賽科2023年的收入在全球氮化鎵功率半導體企業中排名第一,市場份額33.7%。按折算氮化鎵分立器件出貨量計,2023年英諾賽科的市場份額為42.4%,同樣排名第一。圖片說明:2023年全球前五大GaN企業,資料來源於英諾賽科招股書英諾賽科創始人為駱薇薇,應用數學系博士,曾於美國宇航局(NASA)任職十五年,並擔任首席科學家,2015年回國創業,並於2017年成立英諾賽科,IDM模式,成為全球首家實現8英吋GaN晶圓量產的企業。能夠同時進入Google和輝達的供應鏈,已經無需再多言英諾賽科的技術實力如何,前文中關於GaN下游應用和增長前景的論述也無需再贅述,站在資本市場角度,更多關心的是如何估值,尤其是在港股這個環境中。按當前510億港幣市值計算,對應人民幣約450億元,或許當前的估值中,已經蘊含了市場希望在未來幾年內,能夠看到在一個完整會計年度內,淨利潤至少達到10億元的水平。不過好在的是,英諾賽科2025H1的毛利率已經實現了轉正(同比提升28.4個百分點),隨著IDM模式下規模效應的持續顯現,以及下游應用場景的非線性增長,GaN行業或許還有更多驚喜在等待著資本市場。 (估值之家)