功率半导体行业深度研究报告：行业需求风起云涌，国产替代正当时

与碳化硅相比，氮化镓适用于超高频功率器件领域，GaN 器件最高频率超过 106 Hz，功率在 1000W 左右，开关速度是 SiC MOSFET 的四倍。SiC 的最高频率在 105 Hz 左右，功率约是 GaN 器件的 1000 倍。GaN 定位在高功率、高电压领域，集中在 600V-3300V，中低压集中在 100V-600V，主要应用于雷达、笔记本电源适配器等。

GaN 器件产业链各环节依次为：衬底、材料外延、器件设计与制造及下游应用。 目前产业以 IDM 企业为主，但是设计与制造环节已经开始出现分工。在上游衬底方 面，氮化镓衬底大部分由日本企业生产，包括住友电气、三菱化学等。其中，住友 电工的市场份额已经超过 90%。GaN 外延片相关企业主要有比利时的 EpiGaN、英 国的 IQE、日本的 NTT-AT。GaN 器件设计厂商方面，美国的 EPC、MACOM、 Transphom，德国的 Dialog 等为主要参与者。IDM企业中日本的住友电工与美国的 Cree 为行业龙头，市场占有率均超过 30%。

受制于衬底成本，GaN 发展较慢：GaN 的功率密度、带宽、可靠性和耐高温方 面远胜其他材料，缺点在于产品成本很高，不利于大批量生产。GaN 的衬底材料是 硅、碳化硅和蓝宝石，碳化硅衬底 GaN 器件性能非常好，但是成本高昂。与硅衬底 相比，氮化硅衬底的 GaN 器件成本高 100 倍，衬底处理时间相差 200-300 倍。另一 方面，硅晶圆不断向大尺寸扩展，预计硅基 GaN 器件成本将降低 30%-50%。

亚太地区占据了全球氮化镓市场的主要份额，市场集中度较低。2019 年亚太地 区占全球氮化镓市场的 36.34%。由于氮化镓终端应用日益普及，Transparency Market Research 预计，2019 至 2027 年亚太地区将继续占据主导地位。除亚太地 区外，北美与欧洲地区也成为 GaN 重要市场，2019 年分别占有 28.18%、23.94% 的市场份额，氮化镓在汽车行业中应用为两个地区的 GaN 市场提供了广阔的机遇。 从竞争格局看，恩智浦为行业龙头，占据 19%市场份额，其次为 EPC，市场份额为 14%，德州仪器以 12%市场份额位列第三，CR3 为 45%，市场集中度总体较低。

国内外各大厂商加码布局氮化镓市场。英飞凌在全球 GaN 市场上处于领先地 位，公司的 GaN 产品已实现量产；美国 EPC 公司是首个推出增强型氮化镓 FET 的 公司，可实现对传统 MOSFET 的有效替代。2018 年 5 月，公司推出 350V GaN 晶 体管 EPC2050，体积是对应硅 MOSFET 尺寸的 1/20，应用领域包括太阳能逆变器、 电动车充电器、电机驱动等；意法半导体在 2018 年与 CEA-Leti 展开功率 GaN 合作， 主要涉及常关型氮化镓 HEMT 和氮化镓二极管设计及研发，并于 2020 年 3 月收购 法国氮化镓创新企业 Exagan 公司的多数股权；2018 年，Cree 收购了英飞凌的 RF 部门成为了全球最大的 GaN 射频器件供应商。国内厂商方面，闻泰科技于 2019 年 成功控股 IDM 功率器件领先厂商安世半导体，2019 年 11 月安世发布首款 GaN FET 产品，正式进军 GaN 领域，2020 年 6 月，安世推出新一代 650V GaN 产品，新产 品芯片尺寸可缩小约 24%，具有高的栅级阀值电压和低反向导通电压，满足车规级 要求；三安光电 6 寸氮化镓外延片产线已经建成，填补了国内的空白。

5G、新能源汽车、快充等驱动 GaN 市场发展，2023 年市场规模或达 13 亿美元。 据 Yole Development 数据，2017 年全球氮化镓功率器件市场规模为 3.8 亿美元，新能 源汽车快速增长，电网对输电性能要求提高将推动氮化镓功率器件市场快速发展，5G 基站建设将大幅度带动氮化镓功率器件市场，预计2023年市场规模将达到13亿美元， CAGR 为 22.9%。

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