新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈成“香餑餑”，氮化鎵將在哪些部件上率先搭載？

據(jù)CASA Research數(shù)據(jù)顯示，2020年國(guó)內(nèi)PD快充GaN電力電子器件市場(chǎng)規(guī)模約1.5億元，全球PD快充GaN電力電子器件市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)3億元；預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)40億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率97%，全球預(yù)計(jì)到2025年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到80多億元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率90%。

集微咨詢分析師朱航歐認(rèn)為，“從當(dāng)前的情況來(lái)看，GaN電力電子器件在PD快充領(lǐng)域的實(shí)際滲透速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于預(yù)期。”

在嘗到消費(fèi)領(lǐng)域快充的甜頭后，在電動(dòng)車快速成長(zhǎng)，以及提高充電效率需求的帶動(dòng)下，GaN功率器件廠商也開(kāi)始積極開(kāi)發(fā)新能源汽車領(lǐng)域。如果GaN能以較低的價(jià)格進(jìn)入，且能夠證明其可靠性和高電流能力，未來(lái)將可以打入更具挑戰(zhàn)性的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，這一趨勢(shì)可能為其創(chuàng)造出更顯著的價(jià)值。

氮化鎵的“上車”機(jī)會(huì)在哪？

2020年，由于氮化鎵器件滲透到智能手機(jī)快速充電器應(yīng)用中使得氮化鎵功率市場(chǎng)成長(zhǎng)了幾倍。根據(jù)Yole 預(yù)測(cè)，氮化鎵功率器件市場(chǎng)將從2020年的4600萬(wàn)美元增長(zhǎng)至2026年的11億美元，平均年復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)70％。其中，從2022年開(kāi)始，預(yù)計(jì)氮化鎵以小量滲透到車載充電器（OBC）和DC / DC轉(zhuǎn)換器等應(yīng)用中。因此，該機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2026年，汽車和移動(dòng)市場(chǎng)價(jià)值將超過(guò)1.55億美元，年復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)185%。

另一方面，隨著汽車電動(dòng)化、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)，基于氮化鎵的產(chǎn)品應(yīng)用正逐步拓展，將推動(dòng)2021年及未來(lái)功率半導(dǎo)體的需求增長(zhǎng)。在電動(dòng)化對(duì)功率器件要求越來(lái)越高的背景下，未來(lái)在汽車產(chǎn)業(yè)上，將有更多的第三代半導(dǎo)體器件出現(xiàn)。

目前，在特斯拉的的領(lǐng)頭效應(yīng)下，全球范圍內(nèi)已有不少車企和tier1企業(yè)布局基于SiC的車用第三代半導(dǎo)體功率器件。

第三代半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)公司芯聚能總裁周曉陽(yáng)向表示，“目前博格華納、欣銳科技、吉利汽車、大眾及BYD等企業(yè)布局OBC領(lǐng)域，特斯拉、豐田、本田、BYD，吉利及蔚來(lái)等企業(yè)積極布局主驅(qū)，而DC-DC領(lǐng)域主要有欣銳科技、特斯拉、吉利汽車、BYD等公司。由于行業(yè)發(fā)展很快，第三代半導(dǎo)體器件領(lǐng)域會(huì)有越來(lái)越多玩家進(jìn)入。”

此外，周曉陽(yáng)強(qiáng)調(diào)，隨著行業(yè)快速發(fā)展，整個(gè)市場(chǎng)布局也是瞬息萬(wàn)變。而伴隨新能源汽車市場(chǎng)愈加開(kāi)放，將有利于整個(gè)車用功率半導(dǎo)體的發(fā)展，其中就包括氮化鎵器件。

“在一輛電動(dòng)車?yán)锩妫壭酒腡AM（潛在市場(chǎng)總空間）超過(guò)250美元，這是一個(gè)非常了不起的機(jī)會(huì)。”納微半導(dǎo)體副總裁兼中國(guó)區(qū)總經(jīng)理查瑩杰向透露，“其中，車載充電器接近50美元，還有DC/DC的逆變器大概15億美元，而在主驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用接近200美元，根據(jù)Yole的預(yù)計(jì)，我們認(rèn)為到2025年電動(dòng)汽車中氮化鎵芯片市場(chǎng)機(jī)會(huì)總值超過(guò)25億美元/年。”

研發(fā)型公司Brusa的功率產(chǎn)品副總裁也指出，“我們目前的OBC產(chǎn)線主要使用硅和碳化硅。氮化鎵能使我們的產(chǎn)品得到進(jìn)一步的提升。”Brusa是國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)匯川技術(shù)在新能源汽車電機(jī)、電控產(chǎn)品的研發(fā)合作伙伴，其在該領(lǐng)域具備很強(qiáng)的實(shí)力和創(chuàng)新能力。

圖源：納微半導(dǎo)體

氮化鎵除了在OBC上應(yīng)用外，查瑩杰指出，“氮化鎵在汽車的低壓電池保護(hù)、電池到系統(tǒng)直流端的轉(zhuǎn)換器（DC/DC），高壓電池保護(hù)，OBC，以及在牽引驅(qū)動(dòng)部分存在應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。”

氮化鎵將在哪些地方率先落地？

行業(yè)人士指出，“氮化鎵上車，帶來(lái)的好處有幾個(gè)方面，一個(gè)是充電時(shí)間減少了60%，原來(lái)的車載充電器沒(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，在相同的體積內(nèi)，我們把原來(lái)的6.6千瓦功率升級(jí)到了22千瓦，讓整個(gè)充電速度提升了3倍，而車載充電器的體積和重量不會(huì)影響到本身車的重量。”

此外，“氮化鎵在雙向電路中扮演了非常重要的角色，經(jīng)測(cè)算，在逆變器上，相比硅基功率器件，氮化鎵能節(jié)能70%，可增加5%的續(xù)航。”該人士補(bǔ)充到。在同等體積下面，車載充電器的重量可以大幅度下降，以及提高效率，在逆變的過(guò)程中，在消耗電路上的能耗會(huì)下降，在這兩個(gè)基礎(chǔ)上，車重可以維持在相對(duì)較輕的重量，同時(shí)提升了逆變效率，可以有效地增加車的續(xù)航里程。

因此可以看到，氮化鎵對(duì)汽車充電、續(xù)航等方面提升的充電器、逆變器等零部件上應(yīng)用效果會(huì)更突出，或?qū)⒙氏仍谲嚿洗钶d。“我們也是希望通過(guò)氮化鎵，可以快速提高續(xù)航里程，提高充電體驗(yàn)，來(lái)加速整個(gè)電動(dòng)汽車行業(yè)的發(fā)展。”上述人士補(bǔ)充到。

據(jù)了解，目前，行業(yè)內(nèi)已有部分企業(yè)展開(kāi)這方面的布局。今年3月，聞泰科技全資子公司安世半導(dǎo)體宣布與國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)龍頭企業(yè)聯(lián)合汽車電子有限公司（簡(jiǎn)稱UAES）在氮化鎵領(lǐng)域展開(kāi)深度合作，旨在滿足未來(lái)對(duì)新能源汽車電源系統(tǒng)不斷提升的技術(shù)需求，并致力于推動(dòng)GaN在汽車市場(chǎng)應(yīng)用。

據(jù)悉，安世半導(dǎo)體GaN FET產(chǎn)品已與UAES在電動(dòng)汽車的車載充電器、高壓DC-DC直流轉(zhuǎn)換器等項(xiàng)目中開(kāi)展研發(fā)合作。

而近期在納斯達(dá)克成功上市并取得超過(guò)3.2億美元收益的納微半導(dǎo)體也將在這方面投入更多。“車是我們接下來(lái)會(huì)大規(guī)模投入的一個(gè)領(lǐng)域。”查瑩杰表示，“資金的用途一方面是優(yōu)化我們的供應(yīng)鏈，要確保供應(yīng)鏈的彈性和成本的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。第二個(gè)就是擴(kuò)展汽車領(lǐng)域。”

據(jù)透露，納微半導(dǎo)體現(xiàn)在跟一個(gè)歐洲廠商合作，已經(jīng)跟它進(jìn)行下一代車載充電器的合作，這個(gè)項(xiàng)目的量產(chǎn)是在2025年，會(huì)進(jìn)入歐洲一家非常知名的車廠里面。而車規(guī)級(jí)的認(rèn)證預(yù)計(jì)在明年的四季度完成。

集微咨詢分析師朱航歐表示，“新能源汽車無(wú)疑是第三代半導(dǎo)體電力電子器件市場(chǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力，也是不同技術(shù)路線（Si、SiC和GaN）的主要爭(zhēng)奪市場(chǎng)。從技術(shù)上而言，GaN電力電子器件基于其成本優(yōu)勢(shì)，未來(lái)市場(chǎng)前景被業(yè)內(nèi)人士看好。”（日新）