目前，功率氮化鎵在消費電子領(lǐng)域應(yīng)用已漸入佳境，并正在逐步向各類應(yīng)用場景滲透。整體來看，功率氮化鎵產(chǎn)業(yè)已進入快速發(fā)展階段。

功率氮化鎵產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀淺析

從技術(shù)方面來看，9月11日英飛凌宣布，其已成功開發(fā)出全球首款12英寸功率氮化鎵晶圓。英飛凌表示，12英寸晶圓與8英寸晶圓相比，每片能多生產(chǎn)2.3倍數(shù)量的芯片，技術(shù)和效率顯著提升。

12英寸氮化鎵技術(shù)的一大優(yōu)勢是可以利用現(xiàn)有的12英寸硅晶圓制造設(shè)備，有利于加快全面規(guī)?；慨a(chǎn)并降低產(chǎn)線建設(shè)成本。

從產(chǎn)業(yè)化方面來看，消費電子仍然是功率氮化鎵產(chǎn)業(yè)的主戰(zhàn)場，并由快速充電器迅速延伸至家電、智能手機等領(lǐng)域。

在當(dāng)前十分火熱的新能源汽車領(lǐng)域，越來越多的氮化鎵相關(guān)廠商開始探索氮化鎵車用可能性。其中，車載充電機（OBC）被視為最佳突破點，第一個符合汽車AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的功率氮化鎵產(chǎn)品在2017年發(fā)布，截至目前，已有多家廠商推出豐富的汽車級產(chǎn)品。

AI技術(shù)的演進，帶動算力需求持續(xù)攀升，CPU/GPU的功耗問題日益顯著。為了應(yīng)對更高端的AI運算，服務(wù)器電源的效能、功率密度必須進一步提高，氮化鎵已成為關(guān)鍵解決技術(shù)之一。

而在機器人等電機驅(qū)動場景，氮化鎵的應(yīng)用潛力也正在逐漸浮現(xiàn)。TI、EPC等持續(xù)推動著氮化鎵于電機驅(qū)動領(lǐng)域的應(yīng)用，并不斷吸引新玩家進入。

從市場規(guī)模來看，TrendForce集邦咨詢認(rèn)為，功率氮化鎵產(chǎn)業(yè)正處于關(guān)鍵的突圍時刻，幾大潛力應(yīng)用同步推動著產(chǎn)業(yè)規(guī)模加速成長。

根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新《2024全球GaN Power Device市場分析報告》顯示，2023年全球氮化鎵功率元件市場規(guī)模約2.71億美元，至2030年有望上升至43.76億美元，CAGR（復(fù)合年增長率）高達49%。其中非消費類應(yīng)用比例預(yù)計會從2023年的23%上升至2030年的48%，汽車、數(shù)據(jù)中心和電機驅(qū)動等場景為核心。

“助燃”機器人產(chǎn)業(yè)，為什么是氮化鎵？

從氮化鎵功率器件市場規(guī)模數(shù)據(jù)不難看出，盡管目前功率氮化鎵的主戰(zhàn)場仍然是消費電子市場，但未來在汽車、數(shù)據(jù)中心和電機驅(qū)動等場景的應(yīng)用能見度較高，規(guī)模有望占據(jù)半壁江山。

而在除消費電子之外的各類潛力應(yīng)用場景中，以電機驅(qū)動為基礎(chǔ)的機器人產(chǎn)業(yè)特別是人形機器人領(lǐng)域是功率氮化鎵當(dāng)前導(dǎo)入進度較慢但未來有著廣闊應(yīng)用空間的市場。

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(yù)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(fù)合成長率將達154%。

人形機器人市場規(guī)模增長的原因是多方面的，包括科技進步、市場需求、政策支持等。從技術(shù)方面來看，機器人的核心系統(tǒng)構(gòu)成包括傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電機系統(tǒng)以及電池系統(tǒng)。這其中，氮化鎵有非常豐富的應(yīng)用場景，包括電機控制、激光雷達系統(tǒng)、DC-DC轉(zhuǎn)換器以及電池BMS等。

人形機器人的動力核心是電機與電機驅(qū)動芯片，電機驅(qū)動芯片是電機實現(xiàn)精準(zhǔn)高效控制的關(guān)鍵，這也是電機驅(qū)動芯片導(dǎo)入氮化鎵技術(shù)的最主要原因。氮化鎵技術(shù)導(dǎo)入電機驅(qū)動芯片后，為機器人驅(qū)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(shè)計。

具體來看，氮化鎵器件的應(yīng)用，提升了系統(tǒng)整體效率、減輕了重量和體積、延長了機器人使用壽命并增強其在各種工作環(huán)境中的可靠性。

而在激光雷達系統(tǒng)中，使用氮化鎵器件與使用傳統(tǒng)的硅器件相比，展現(xiàn)出了更快的響應(yīng)速度和更低的功耗，使得雷達系統(tǒng)能夠以更窄的脈沖寬度、更大的峰值電流和更高的功率運行，從而顯著提升圖像的分辨率和系統(tǒng)的整體表現(xiàn)。

整體來看，氮化鎵功率器件正在機器人的運動、感官等重要零部件發(fā)揮作用，推動機器人的普及應(yīng)用。

部分功率器件大廠進軍機器人領(lǐng)域

在機器人產(chǎn)業(yè)氮化鎵應(yīng)用需求驅(qū)動下，TI、EPC、納微、東漸氮化鎵等企業(yè)圍繞機器人應(yīng)用開始了在氮化鎵業(yè)務(wù)方面的新一輪群雄逐鹿，并各自取得了一定的成果。

TI在今年7月推出了適用于電機集成式伺服驅(qū)動器和機器人應(yīng)用的48V、850W小型三相氮化鎵逆變器參考設(shè)計TIDA-010936。同月，東漸氮化鎵與海神機器人簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同研發(fā)新一代高性能芯片，以推進智慧物業(yè)管理機器人場景應(yīng)用。

8月在PCIM Asia 2024展會上，EPC展示了一款人形機器人樣品。該機器人中的一些關(guān)節(jié)組件采用了氮化鎵技術(shù)。

10月，納微半導(dǎo)體正式發(fā)布了新一代高度集成的氮化鎵功率芯片GaNSlim系列，納微開啟進入48V AI數(shù)據(jù)中心、電動汽車和機器人市場。

此外，今年國內(nèi)也有一起工業(yè)機器人搭載氮化鎵技術(shù)的案例落地——新工綠氫在年初推出自主研發(fā)設(shè)計的“天工一號”自動駕駛充電機器人。

總結(jié)

盡管目前已有不少氮化鎵相關(guān)廠商涉足機器人領(lǐng)域，但短期內(nèi)氮化鎵技術(shù)在機器人場景的應(yīng)用仍然面臨挑戰(zhàn)。

相較于傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體材料，氮化鎵的制備成本較高，這主要是由于其制備過程需要昂貴的原材料和設(shè)備，以及較高的能耗。如何降低氮化鎵的制備成本，提高其市場競爭力，是氮化鎵市場應(yīng)用當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)之一；此外，如何提高氮化鎵器件的穩(wěn)定性和壽命，確保其在實際應(yīng)用中的可靠性，也是當(dāng)前研究的重點。

隨著成本的進一步下探以及可靠性持續(xù)提升，氮化鎵技術(shù)將向AI數(shù)據(jù)中心、電動汽車、機器人等要求更嚴(yán)苛的領(lǐng)域進一步滲透。

長遠(yuǎn)來看，機器人特別是人形機器人的大規(guī)模應(yīng)用，將使人們的生活更加便捷和舒適，未來發(fā)展?jié)摿薮?，前景是光明的。隨著人形機器人市場規(guī)模的持續(xù)增長，氮化鎵產(chǎn)業(yè)有望吃到又一波紅利。（文：集邦化合物半導(dǎo)體Zac）

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圖片來源：拍信網(wǎng)正版圖庫

2023年，羅姆采用臺積電650V耐壓氮化鎵HEMT工藝，推出了屬于羅姆EcoGaN系列的新產(chǎn)品，目前新產(chǎn)品已被用于包括Delta Electronics,Inc.旗下品牌Innergie的45W AC適配器“C4 Duo”在內(nèi)的消費電子和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。

據(jù)介紹，臺積電看好未來氮化鎵功率器件在電動汽車（EV）的車載充電器和逆變器等車載應(yīng)用中的環(huán)境效益，正在加強自身的氮化鎵技術(shù)實力。

值得一提的是，圍繞氮化鎵車用場景，氮化鎵器件廠商VisIC與移動技術(shù)公司AVL（在汽車行業(yè)以及鐵路、海洋和能源等領(lǐng)域提供開發(fā)、仿真和測試服務(wù)）近日達成合作，共同研發(fā)電動汽車（EV）用高效率氮化鎵逆變器技術(shù)。

在目前十分火熱的新能源汽車市場，豐田、寶馬等車企以及氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)已開始將氮化鎵用于汽車的各個部分，特別是在車載充電機（OBC）和高壓直流轉(zhuǎn)換器等關(guān)鍵部位。有數(shù)據(jù)顯示，將氮化鎵器件應(yīng)用于新能源汽車的車載充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器等部件時，可在節(jié)能70%的同時使充電效率達到98%，增加5%續(xù)航。

TrendForce集邦咨詢預(yù)計，至2025年左右，氮化鎵將小批量地滲透到低功率OBC和DC-DC中。再遠(yuǎn)到2030年，OEM或考慮將該技術(shù)移入到牽引逆變器。（集邦化合物半導(dǎo)體Zac整理）

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12月6日，據(jù)外媒報道，氮化鎵器件廠商VisIC與移動技術(shù)公司AVL（在汽車行業(yè)以及鐵路、海洋和能源等領(lǐng)域提供開發(fā)、仿真和測試服務(wù)）達成合作，共同研發(fā)電動汽車（EV）用高效率氮化鎵逆變器技術(shù)。

發(fā)力氮化鎵車用場景，VisIC持續(xù)擴展合作伙伴朋友圈

這是2024年下半年以來，VisIC為深化氮化鎵車用布局達成的又一次合作。目前，VisIC的氮化鎵車用業(yè)務(wù)已攜手化合物半導(dǎo)體材料供應(yīng)商IQE、全球電子行業(yè)器件組裝和封裝材料廠商賀利氏和燒結(jié)設(shè)備制造商PINK等企業(yè)。

具體來看，去年9月，VisIC與IQE達成戰(zhàn)略合作，攜手開發(fā)用于電動汽車逆變器的高可靠性D-Mode氮化鎵產(chǎn)品。利用IQE在氮化鎵技術(shù)方面的成熟專業(yè)知識，VisIC和IQE將在IQE的英國工廠合作開發(fā)200mm（8英寸）D-Mode氮化鎵功率外延片。

而在今年7月，VisIC宣布已與賀利氏和PINK達成合作，致力于打造出一款更適合電動汽車應(yīng)用的功率模塊，加速GaN技術(shù)在電動汽車應(yīng)用中的普及，VisIC的D3GaN技術(shù)是這款功率模塊的核心。

氮化鎵在車用領(lǐng)域究竟有怎樣的應(yīng)用優(yōu)勢，吸引了VisIC在短期內(nèi)多次加碼相關(guān)應(yīng)用合作？

助燃新能源汽車產(chǎn)業(yè)，氮化鎵也有用武之地

說起氮化鎵，人們首先想到的或許是快充。早在2021年10月，蘋果推出了旗下首款搭載氮化鎵技術(shù)的充電器，并在全球范圍內(nèi)率先支持USB PD3.1快充標(biāo)準(zhǔn)，一舉刷新了USB PD充電器單口輸出最高功率，達到140W。

盡管目前氮化鎵已經(jīng)在低功率的手機快速充電器中被大規(guī)模采用，并正在向可靠性要求更為嚴(yán)格的筆電、家電電源等細(xì)分領(lǐng)域延伸，但氮化鎵的應(yīng)用領(lǐng)域遠(yuǎn)不止消費電子領(lǐng)域。

據(jù)悉，氮化鎵通常用于微波射頻、電力電子和光電子三大領(lǐng)域，微波射頻方向包含了5G通信、雷達預(yù)警、衛(wèi)星通訊等；電力電子方向包括了智能電網(wǎng)、高速軌道交通、新能源汽車、消費電子等；光電子方向則包括了LED、激光器、光電探測器等。

在諸多應(yīng)用場景當(dāng)中，新能源汽車、AI數(shù)據(jù)中心、機器人有望成為除消費電子外，氮化鎵廠商未來重點投入的幾大細(xì)分市場。

其中，AI技術(shù)的演進，帶動算力需求持續(xù)攀升，CPU/GPU的功耗問題日益顯著。為了應(yīng)對更高端的AI運算，服務(wù)器電源的效能、功率密度必須進一步提高，氮化鎵已成為關(guān)鍵解決技術(shù)之一。在機器人等電機驅(qū)動場景，氮化鎵的應(yīng)用潛力也在逐漸浮現(xiàn)。

而在目前十分火熱的新能源汽車市場，豐田、寶馬等車企以及氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)已開始將氮化鎵用于汽車的各個部分，特別是在車載充電機（OBC）和高壓直流轉(zhuǎn)換器等關(guān)鍵部位。有數(shù)據(jù)顯示，將氮化鎵器件應(yīng)用于新能源汽車的車載充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器等部件時，可在節(jié)能70%的同時使充電效率達到98%，增加5%續(xù)航。

本次VisIC與AVL公司合作，則是聚焦新能源汽車更為關(guān)鍵的主驅(qū)逆變器產(chǎn)品，有望進一步擴大氮化鎵車用范圍。未來，隨著氮化鎵耐壓能力的進一步提升，在可承受800V甚至1200V高電壓而又具備更高性價比時，氮化鎵在新能源汽車等高壓應(yīng)用市場的存在感將進一步增強。

玩家齊發(fā)力，氮化鎵車用未來可期

根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新報告《2024全球GaN Power Device市場分析報告》顯示，2023年全球GaN功率元件市場規(guī)模約2.71億美元，至2030年有望上升至43.76億美元，CAGR（復(fù)合年增長率）高達49%。其中非消費類應(yīng)用比例預(yù)計會從2023年的23%上升至2030年的48%，汽車、數(shù)據(jù)中心和電機驅(qū)動等場景為核心。

TrendForce集邦咨詢預(yù)計，至2025年左右，氮化鎵將小批量地滲透到低功率OBC和DC-DC中。再遠(yuǎn)到2030年，OEM或考慮將該技術(shù)移入到牽引逆變器。在此背景下，全球氮化鎵相關(guān)廠商紛紛加速布局，并取得了一定的進展。

車載OBC被視為氮化鎵技術(shù)最佳突破點，第一個符合汽車AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的功率氮化鎵產(chǎn)品在2017年由Transphorm（現(xiàn)Renesas-瑞薩電子）發(fā)布。

近年來，針對新能源汽車主驅(qū)逆變器、OBC、DC-DC轉(zhuǎn)換器、激光雷達等各類應(yīng)用，意法半導(dǎo)體、安森美、英飛凌、EPC、納微、Transphorm、VisIC等各大廠商紛紛進行了相關(guān)探索，并推出了部分產(chǎn)品。

整體來看，雖然氮化鎵進入主驅(qū)逆變器、OBC等動力系統(tǒng)部件還面臨著一些技術(shù)問題，但相信在上述功率器件大廠持續(xù)投入資源的推動下，氮化鎵有望成為新能源汽車功率部件中的關(guān)鍵角色。（文：集邦化合物半導(dǎo)體Zac）

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據(jù)韓媒報道，12月4日，韓國半導(dǎo)體封裝企業(yè)LB Semicon與晶圓代工廠DB HiTek（東部高科）宣布，雙方將合作開發(fā)碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）產(chǎn)品。

目前，東部高科正在推進SiC和GaN半導(dǎo)體業(yè)務(wù)，而LB Semicon也計劃通過確保相應(yīng)的封裝和測試能力來提高其可靠性和技術(shù)水平。

與現(xiàn)有的基于硅晶圓的功率半導(dǎo)體相比，SiC/GaN半導(dǎo)體被認(rèn)為是具有高耐熱性和高電壓特性的產(chǎn)品。東部高科表示，后續(xù)相關(guān)產(chǎn)品預(yù)計主要應(yīng)用于能源存儲系統(tǒng)（ESS）和人工智能（AI）基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域。

據(jù)集邦化合物半導(dǎo)體了解，東部高科今年一直在加速推進SiC/GaN業(yè)務(wù)。

2024年5月，東部高科表示將在今年第三季度引進GaN器件生產(chǎn)所需的相關(guān)設(shè)備，并在今年年底前完成量產(chǎn)準(zhǔn)備，預(yù)計該GaN代工廠將在明年年初開始運營。

6月，東部高科、三星電子、SK Siltron以及無晶圓廠ABOV Semiconductor共同簽署了半導(dǎo)體業(yè)務(wù)協(xié)議（MOU），共同致力于“化合物功率半導(dǎo)體先進技術(shù)開發(fā)項目”。該項目將聚焦GaN功率半導(dǎo)體的研發(fā)。

7月，GaN外延企業(yè)Apro Semicon表示將與DB HiTek合作生產(chǎn)GaN芯片。

10月，東部高科宣布將在忠清北道Eumseong的Sangwoo園區(qū)內(nèi)投資擴建半導(dǎo)體潔凈室，計劃先行建設(shè)8英寸SiC產(chǎn)線。

目前，東部高科已進入建立8英寸試點工藝的最后階段。計劃從2026年開始，東部高科將投入生產(chǎn)設(shè)備，建立正式的量產(chǎn)體系。項目投產(chǎn)后，DB HiTek 8英寸SiC晶圓產(chǎn)能將達3.5萬片/月，這將使其月生產(chǎn)能力從目前的15.4萬片提高23%，達到19萬片。（文：集邦化合物半導(dǎo)體Morty編譯）

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在此背景下，英飛凌CoolSiC MOSFET 400V系列、納微全新4.5kW服務(wù)器電源方案等創(chuàng)新產(chǎn)品在近期相繼問世，推動碳化硅/氮化鎵在AI服務(wù)器電源（PSU）的應(yīng)用熱度持續(xù)上漲。

碳化硅/氮化鎵：PSU升級突破口

近年來，生成式AI的火熱應(yīng)用和AI芯片算力的爆發(fā)增長，使得全球數(shù)據(jù)中心耗電量激增，為應(yīng)對AI帶來的高能耗危機，升級數(shù)據(jù)中心PSU成為重要突破口。

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(wù)器功率需求的增加就需要從提升功率密度入手。

功率密度的提升可以通過提高開關(guān)頻率來實現(xiàn)，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(guān)頻率特性使其更加適合高密度CRPS應(yīng)用。而碳化硅器件與硅基產(chǎn)品相比，可以在更高的溫度和電壓下運行，實現(xiàn)更高效的功率轉(zhuǎn)換并減少能量損失。

從實際應(yīng)用情況來看，納微通過將碳化硅功率器件以及氮化鎵功率芯片混合使用設(shè)計出的CRPS服務(wù)器電源參考設(shè)計，顯著地提升了功率密度和效率。今年7月，納微發(fā)布圍繞納微旗下GaNSafe高功率氮化鎵功率芯片和GeneSiC第三代快速碳化硅功率器件打造的全新CRPS185 4.5kW AI數(shù)據(jù)中心服務(wù)器電源方案，據(jù)稱，該方案以137W/in3的超高功率密度和超97%的效率領(lǐng)跑AI數(shù)據(jù)中心PSU行業(yè)。

碳化硅/氮化鎵功率器件大廠AI服務(wù)器電源爭奪戰(zhàn)

目前，碳化硅/氮化鎵功率器件廠商們關(guān)于AI服務(wù)器電源的爭奪戰(zhàn)已經(jīng)打響，除納微外，英飛凌、安森美、EPC、德州儀器、鎵未來、能華微、氮矽科技等玩家已入局。

英飛凌

其中，英飛凌在今年6月發(fā)布了專為AI服務(wù)器的AC/DC級開發(fā)的全新CoolSiC MOSFET 400V系列產(chǎn)品，與現(xiàn)有的650V SiC和Si MOSFET相比，新系列傳導(dǎo)和開關(guān)損耗都較低，提升AI服務(wù)器電源功率密度達到100W/in3以上，并且效率達到99.5%，較使用650V SiC MOSFET的解決方案提高了0.3個百分點。

針對AI服務(wù)器54V輸出平臺，英飛凌開發(fā)了3.3kW PSU專用DEMO板，采用了英飛凌的CoolGaN、CoolSiC、CoolMOS設(shè)計，可實現(xiàn)整機基準(zhǔn)效率97.5%，功率密度達到96W/in3，能夠解決數(shù)據(jù)中心PSU高功率需求。

在PCIM Asia 2024展會上，英飛凌相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，降低數(shù)據(jù)中心能耗是AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切需求，也是英飛凌積極努力的方向。英飛凌推出的新一代碳化硅MOSFET溝槽柵技術(shù)，導(dǎo)通損耗更低、開關(guān)效率更高、可靠性更好，在性能方面有顯著提升，能夠滿足AI服務(wù)器電源應(yīng)用需求。

安森美

安森美針對PSU輸出功率、轉(zhuǎn)換效率與功率密度的“三高”挑戰(zhàn)，推出了最新一代T10 PowerTrench?系列和EliteSiC 650V MOSFET的組合，為數(shù)據(jù)中心應(yīng)用提供了一種完整解決方案，該方案在更小的封裝尺寸下提供了更高能效和更好的熱性能。

該產(chǎn)品組合中，EliteSiC 650V SiC M3S MOSFET是為應(yīng)對數(shù)據(jù)中心的能效挑戰(zhàn)提供的方案，能夠滿足開放式機架V3（ORV3） PSU高達97.5%的峰值效率要求，T10 PowerTrench?系列則通過優(yōu)化的封裝技術(shù)，增強了散熱效果，能夠滿足數(shù)據(jù)中心對于高功率轉(zhuǎn)換效率和小型化的需求。

基于上述相關(guān)產(chǎn)品，安森美現(xiàn)場應(yīng)用工程師Sangjun Koo在PCIM Asia 2024展會期間和集邦化合物半導(dǎo)體的交流過程中表示，安森美正在積極布局AI數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，也收到了很多來自AI數(shù)據(jù)中心市場的訂單需求。

EPC

在本次PCIM展會上，EPC展示了應(yīng)用氮化鎵的人形機器人樣品，以及一輛在車載激光雷達部件中導(dǎo)入了EPC氮化鎵功率器件的無人駕駛小電車。

除人形機器人、激光雷達等場景外，AI數(shù)據(jù)中心PSU也是EPC正在重點布局的領(lǐng)域之一。在和集邦化合物半導(dǎo)體的交流中，EPC可靠性事業(yè)部副總裁張聲科表示，EPC的低壓氮化鎵器件能夠覆蓋所有48V轉(zhuǎn)12V的服務(wù)器的電源轉(zhuǎn)換器件需求。

TI

TI早在2021年便與服務(wù)器電源供應(yīng)商臺達就數(shù)據(jù)中心PSU達成合作，基于其GaN技術(shù)和C2000 MCU實時控制解決方案，為數(shù)據(jù)中心開發(fā)設(shè)計高效、高功率的企業(yè)用PSU。

TI在GaN技術(shù)以及C2000 MCU實時控制解決方案上有長達十年的投資，與臺達合作，TI可采用創(chuàng)新的半導(dǎo)體制造工藝來制造硅基氮化鎵和集成電路，助力臺達等企業(yè)打造差異化應(yīng)用，更高效地為世界各地的數(shù)據(jù)中心供電。

為引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，納微和英飛凌均公布了AI數(shù)據(jù)中心電源技術(shù)路線圖，表明了未來持續(xù)強化該領(lǐng)域布局的決心。

為應(yīng)對AI數(shù)據(jù)中心電源指數(shù)級的功率需求提升，納微半導(dǎo)體正持續(xù)開發(fā)新的服務(wù)器電源平臺，將電源功率水平從3kW迅速提升到10kW，預(yù)計在2024年第四季度推出。

除了已推出的輸出功率為3kW和3.3kW的PSU外，英飛凌全新8kW和12kW PSU也將在不久的將來推出，以進一步提高AI數(shù)據(jù)中心的能效。借助12kW參考板，英飛凌有望推出全球首款達到這一性能水平的AI數(shù)據(jù)中心PSU。

國內(nèi)廠商方面，鎵未來已與知名院校達成合作，共同完成業(yè)界首款3.5kWCRPS無風(fēng)扇服務(wù)器電源的開發(fā)并量產(chǎn)，通過兩相交錯圖騰柱PFC及LLC實現(xiàn)97.6%高效率, 功率密度高達73.6W/Inch3。氮矽科技多款相關(guān)產(chǎn)品已送樣國內(nèi)頭部知名企業(yè)，并完成了相關(guān)的可靠性測試；能華微1200V GaN產(chǎn)品也已經(jīng)送樣知名服務(wù)器電源廠，正在進行可靠性評估，各大廠商正在共同推動氮化鎵在AI數(shù)據(jù)中心PSU應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進程。

綜合來看，AI服務(wù)器電源功率密度和效率正在持續(xù)提升，是碳化硅/氮化鎵功率器件廠商重點聚焦的兩大性能指標(biāo)，有望催生出各類實戰(zhàn)表現(xiàn)亮眼的產(chǎn)品，也將吸引更多碳化硅/氮化鎵玩家入局。

總結(jié)

數(shù)據(jù)中心電源領(lǐng)域是近年來碳化硅/氮化鎵頭部廠商重點耕耘的方向之一，目前部分廠商碳化硅/氮化鎵產(chǎn)品在數(shù)據(jù)中心電源市場的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定進展，而AI的強勢崛起推動該市場進一步發(fā)展。

隨著AI技術(shù)的不斷演進和數(shù)據(jù)算力需求的持續(xù)增長，數(shù)據(jù)中心的能源效率和功率密度要求會越來越嚴(yán)苛，對各大廠商碳化硅/氮化鎵功率器件產(chǎn)品的性能要求也會越來越高。

隨著碳化硅、氮化鎵產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，以及AI生態(tài)的持續(xù)繁榮，碳化硅、氮化鎵和AI的交集也會越來越多，各大廠商關(guān)于AI服務(wù)器電源的爭奪戰(zhàn)將會日趨激烈。（文：集邦化合物半導(dǎo)體Zac）

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source：揚州經(jīng)開區(qū)發(fā)布

該項目總投資11億元，其中一期項目投資5.8億元，設(shè)備投資3億元，計劃利用現(xiàn)有國宇電子廠區(qū)內(nèi)土地擴建分立器件功率芯片生產(chǎn)線，建設(shè)6英寸功率FRED芯片生產(chǎn)線，規(guī)劃年產(chǎn)能48萬片，達產(chǎn)后預(yù)計年開票10億元，年凈利潤1.4億元，納稅5000萬元；項目二期規(guī)劃生產(chǎn)IGBT、硅基GaN等高功率半導(dǎo)體芯片。

公開資料顯示，國宇電子主要從事半導(dǎo)體器件芯片的研發(fā)生產(chǎn)。其主要產(chǎn)品有電源、節(jié)能燈、鎮(zhèn)流器、電機驅(qū)動、變壓器等用VDMOS場效應(yīng)功率晶體管、肖特基二極管、快恢復(fù)二極管等產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于家電、綠色照明、計算機、汽車電子、網(wǎng)絡(luò)通訊、工業(yè)控制等領(lǐng)域。

近期，除國宇電子項目外，還有多個氮化鎵相關(guān)項目披露了最新進展。

11月4日，美國半導(dǎo)體企業(yè)MACOM宣布，將引領(lǐng)一個碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）技術(shù)開發(fā)項目，主要針對于射頻（RF）和微波應(yīng)用領(lǐng)域。項目專注于開發(fā)氮化鎵基材料和單片微波集成電路（MMIC）的半導(dǎo)體制造工藝，以實現(xiàn)在高壓和毫米波（mmW）頻率下的高效運行。

9月29日，據(jù)武漢鑫威源電子科技有限公司（以下簡稱：鑫威源電子）官微消息，鑫威源電子在高性能氮化鎵半導(dǎo)體激光器芯片方面取得重大技術(shù)突破，同時氮化鎵半導(dǎo)體激光器芯片產(chǎn)線完成通線試產(chǎn)。

9月9日，廣東省江門市生態(tài)環(huán)境局新會分局發(fā)布了“冠鼎半導(dǎo)體氮化鎵功率半導(dǎo)體生產(chǎn)新建項目”的環(huán)評文件受理公告。公告顯示，冠鼎半導(dǎo)體氮化鎵功率半導(dǎo)體生產(chǎn)項目總投資1.055億元，計劃年加工氮化鎵功率半導(dǎo)體1500萬件。（集邦化合物半導(dǎo)體Zac整理）

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source：國星光電

該模塊采用風(fēng)華芯電自主研發(fā)的扇出面板級封裝形式，其通過銅球鍵合工藝實現(xiàn)氮化鎵高電子遷移率晶體管（GaN HEMT）和硅（Si MOS）芯片的凸點結(jié)構(gòu)，借助再布線層（RDL）的鍍銅工藝實現(xiàn)互連，達到4個功率管有效互連效果，并形成半橋拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實現(xiàn)模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)的高密度集成，減少產(chǎn)品體積，提升性能。

為了驗證模塊的性能，風(fēng)華芯電將基于扇出面板級封裝的氮化鎵半橋模塊應(yīng)用于100W開關(guān)電源中，該開關(guān)電源整體尺寸為60×50×27mm，體積有效減少，且電源峰值效率可達到95%。此外，該模塊與常規(guī)分立封裝產(chǎn)品對比，開通速度提升17.59%，開通損耗下降10.7%。

據(jù)悉，半導(dǎo)體封裝技術(shù)可分為基板型封裝和晶圓級封裝，基板型封裝里面產(chǎn)品有IC、MOS、功率器件等封裝類型，國星光電子公司風(fēng)華芯電業(yè)務(wù)涉及基板型封裝的功率器件，已具備第三代半導(dǎo)體功率器件的封裝量產(chǎn)能力。

在第三代半導(dǎo)體領(lǐng)域，國星光電已完成氮化鎵基功率器件外延片的產(chǎn)品開發(fā)；正在發(fā)力第三代半導(dǎo)體封測技術(shù)，推出了低雜感碳化硅封裝系列產(chǎn)品、集成化GaN-IC產(chǎn)品，其中SiC-SBD產(chǎn)品已獲AEC-Q101車規(guī)級認(rèn)證，碳化硅器件T0-247—2L通過了工藝驗證，具備量產(chǎn)能力。

根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新《2024全球GaN Power Device市場分析報告》顯示，2023年全球GaN功率元件市場規(guī)模約2.71億美元（約19.45億人民幣），至2030年有望上升至43.76億美元（約314.13億人民幣），CAGR（復(fù)合年增長率）高達49%。其中非消費類應(yīng)用比例預(yù)計會從2023年的23%上升至2030年的48%，汽車、數(shù)據(jù)中心和電機驅(qū)動等場景為核心。（來源：國星光電，集邦化合物半導(dǎo)體整理）

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圖片來源：拍信網(wǎng)正版圖庫

公開資料顯示，ENGIN-IC成立于2014年，自創(chuàng)立以來一直專注于服務(wù)美國國防工業(yè)。該公司自籌資金，并利用小型企業(yè)創(chuàng)新研究（SBIR）合同、國防部（DoD）研究項目和為國防主承包商定制集成電路芯片開發(fā)項目來構(gòu)建其產(chǎn)品。

目前，ENGIN-IC的產(chǎn)品組合包括60多種標(biāo)準(zhǔn)MMICs和更多定制MMICs，包括高效率功率放大器、集成發(fā)射/接收芯片、相位移位器、時延單元（TDUs）、混頻器和調(diào)制器，以及S波段至K波段的切換濾波器模塊和L波段至K波段的發(fā)射/接收模塊。

值得一提的是，MACOM近日宣布將引領(lǐng)一個碳化硅基氮化鎵（GaN-on-SiC）技術(shù)開發(fā)項目，主要針對于射頻（RF）和微波應(yīng)用領(lǐng)域。該項目專注于開發(fā)氮化鎵基材料和MMICs的半導(dǎo)體制造工藝，以實現(xiàn)在高壓和毫米波（mmW）頻率下的高效運行。（集邦化合物半導(dǎo)體Zac整理）

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從特朗普此前對外發(fā)聲看，他對AI頗為關(guān)注，且承諾將加大AI領(lǐng)域的投資。此前任期內(nèi)，特朗普有意推動美國在AI領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，以應(yīng)對來自海外的競爭。

在今年8月，在與馬斯克的連線對談中，特朗普曾對AI數(shù)據(jù)中心使用的大量電量表示擔(dān)憂。特朗普稱，AI所需能源是美國現(xiàn)有能源的兩倍，這令他感到震驚。特朗普的焦慮，是目前AI數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)迫切需要解決的節(jié)能降耗問題。

AI領(lǐng)域成為碳化硅/氮化鎵增量場

AI和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的迅猛發(fā)展，對AI服務(wù)器電源的功率、效率等提出了越來越高的要求。消息顯示，全球多達95%的數(shù)據(jù)中心無法滿足運行NVIDIA最新Blackwell GPU的服務(wù)器的功率需求。

碳化硅和氮化鎵因其獨特的物理特性，在AI產(chǎn)業(yè)中展現(xiàn)出顯著的應(yīng)用優(yōu)勢，特別是在提高能效、功率密度和適應(yīng)高頻高壓環(huán)境方面。隨著技術(shù)的不斷進步和成本的降低，碳化硅/氮化鎵技術(shù)將在提升AI服務(wù)器電源功率和效率等方面扮演關(guān)鍵角色。

目前，全球AI和超大規(guī)模計算數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器電源有三種外形規(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(wù)器功率需求的增加就需要從提升功率密度入手。

而功率密度的提升可以通過提高開關(guān)頻率來實現(xiàn)，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(guān)頻率特性使其更加適合高密度CRPS應(yīng)用。而碳化硅器件與硅基產(chǎn)品相比，可以在更高的溫度和電壓下運行，實現(xiàn)更高效的功率轉(zhuǎn)換并減少能量損失。

因此，主流碳化硅/氮化鎵功率器件廠商在AI服務(wù)器電源領(lǐng)域的布局正在重點聚焦如何提升AI服務(wù)器電源功率和效率，并加快了相關(guān)產(chǎn)品升級迭代的速度。

AI服務(wù)器電源爭奪戰(zhàn)已打響

在AI服務(wù)器電源市場需求推動下，納微、英飛凌、安森美、TI等國際大廠在AI服務(wù)器電源相關(guān)產(chǎn)品布局方面都取得了一定的進展，同時，鎵未來、能華微、氮矽科技等部分國內(nèi)廠商也已涉足AI服務(wù)器電源領(lǐng)域，國內(nèi)外碳化硅/氮化鎵廠商關(guān)于AI服務(wù)器電源的爭奪戰(zhàn)已經(jīng)打響。

其中，納微半導(dǎo)體在近日公布的2024年Q3業(yè)績中披露，其在2024年第三季度推出了全新98%效率的8.5kW AI服務(wù)器電源參考設(shè)計，采用了高壓氮化鎵和碳化硅混合設(shè)計的架構(gòu)。

基于此8.5kW AI服務(wù)器電源參考設(shè)計，納微打造出了全球首個AI和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心專用的8.5kW服務(wù)器電源，搭載了納微高功率GaNSafe氮化鎵功率芯片和第三代快速碳化硅MOSFETs，能夠滿足NVIDIA Hopper-Blackwell-Rubin AI GPU路線圖所需的極高功率密度。在AI服務(wù)器電源產(chǎn)品助力下，納微在今年第三季度如期開始產(chǎn)生數(shù)據(jù)中心收入。

英飛凌則在今年6月發(fā)布了專為AI服務(wù)器的AC/DC級開發(fā)的全新CoolSiC MOSFET 400V系列產(chǎn)品，與現(xiàn)有的650V SiC和Si MOSFET相比，新系列傳導(dǎo)和開關(guān)損耗都較低，提升AI服務(wù)器電源功率密度達到100W/in3以上，并且效率達到99.5%，較使用650V SiC MOSFET的解決方案提高了0.3個百分點。

針對AI服務(wù)器54V輸出平臺，英飛凌開發(fā)了3.3kW AI服務(wù)器電源專用DEMO板，采用了英飛凌的CoolGaN、CoolSiC、CoolMOS設(shè)計，可實現(xiàn)整機基準(zhǔn)效率97.5%，功率密度達到96W/in3。

安森美推出了最新一代T10 PowerTrench?系列和EliteSiC 650V MOSFET的組合，為數(shù)據(jù)中心應(yīng)用提供了一種完整解決方案，安森美表示該方案已經(jīng)收到了來自AI數(shù)據(jù)中心市場的訂單需求。

國內(nèi)廠商方面，鎵未來已與知名院校達成合作，共同完成3.5kW無風(fēng)扇服務(wù)器電源的開發(fā)，通過兩相交錯圖騰柱PFC及LLC實現(xiàn)高效率和高功率密度48V電源方案；氮矽科技多款相關(guān)產(chǎn)品已送樣國內(nèi)頭部知名企業(yè)，并完成了相關(guān)的可靠性測試；能華微1200V氮化鎵產(chǎn)品也已經(jīng)送樣知名服務(wù)器電源廠，正在進行可靠性評估，各大廠商正在共同推動氮化鎵在AI數(shù)據(jù)中心服務(wù)器電源應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化進程。

據(jù)TrendForce集邦咨詢最新報告《2024全球GaN Power Device市場分析報告》顯示，2024年AI服務(wù)器占整體服務(wù)器出貨的比重預(yù)估將達12.2%，較2023年提升約3.4%，而一般型服務(wù)器出貨量年增率僅有1.9%。

為了搶占商機，英飛凌與納微半導(dǎo)體均在今年公布了針對AI數(shù)據(jù)中心的技術(shù)路線圖。英飛凌表示，將液冷技術(shù)與氮化鎵相結(jié)合，在較低結(jié)溫下具有明顯的優(yōu)勢，為數(shù)據(jù)中心提供了巨大的機會，可以最大程度地提高效率，滿足不斷增長的電力需求，并克服服務(wù)器發(fā)熱量不斷增加所帶來的挑戰(zhàn)。

英飛凌目前已推出輸出功率為3kW和3.3kW的AI服務(wù)器電源，8kW PSU預(yù)計將于2025年第一季度上市，全新8kW PSU支持最高輸出功率達300kW或以上的AI機架。納微則計劃在近期內(nèi)將AI服務(wù)器電源功率提高到12kW及更高水平。

小結(jié)

AI數(shù)據(jù)中心的高能耗對全球電力供應(yīng)構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)，在能耗持續(xù)攀升的情況下，提高AI服務(wù)器電源的功率密度和能效已成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點，也是碳化硅/氮化鎵企業(yè)發(fā)力的機會。

當(dāng)前，AI服務(wù)器電源功率密度和效率正在持續(xù)提升，伴隨著碳化硅/氮化鎵技術(shù)迭代升級，未來有望誕生更多實戰(zhàn)表現(xiàn)亮眼的AI服務(wù)器電源產(chǎn)品。（文：集邦化合物半導(dǎo)體Zac）

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source：PI電源芯片

據(jù)介紹，1700V額定耐壓進一步提升了氮化鎵功率器件的先進水平，此前的業(yè)界首創(chuàng)產(chǎn)品是Power Integrations于2023年推出的900V和1250V器件。

據(jù)悉，1700V InnoMux-2 IC可在反激設(shè)計中輕松支持1000VDC額定輸入電壓，并在需要一個、兩個或三個供電電壓的應(yīng)用中實現(xiàn)90%以上的效率。每路輸出的調(diào)整精度都控制在1%以內(nèi)，無需后級穩(wěn)壓器，并將系統(tǒng)效率進一步提高了約10%。在汽車充電器、太陽能逆變器、三相電表和各種工業(yè)電源系統(tǒng)等電源應(yīng)用中，這種新型器件可取代價格較高的碳化硅晶體管。

Power Integrations技術(shù)副總裁Radu Barsan表示，新型InnoMux-2 IC整合了1700V氮化鎵技術(shù)和其他三項最新創(chuàng)新技術(shù)：獨立、精確的多路輸出調(diào)整技術(shù)；次級側(cè)控制(SSR)數(shù)字隔離通信技術(shù)FluxLink；以及幾乎消除了開關(guān)損耗且無需有源鉗位的零電壓開關(guān)(ZVS)技術(shù)。（來源：PI電源芯片，集邦化合物半導(dǎo)體整理）

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