一款充電器引爆市場 第三代半導體材料應用有望加速

    來源: 中國證券報 作者:楊潔

    摘要: 小米日前推出一款65W氮化鎵充電器,引發市場對氮化鎵的強烈關注,A股相關公司股價連日上漲。據介紹,氮化鎵材料具備高功率、高頻率、高導熱等優勢,用在充電領域可在輸出大功率的同時保持充電器體積可控,因此獲

      小米日前推出一款65W氮化鎵充電器,引發市場對氮化鎵的強烈關注,A股相關公司股價連日上漲。據介紹,氮化鎵材料具備高功率、高頻率、高導熱等優勢,用在充電領域可在輸出大功率的同時保持充電器體積可控,因此獲得不少終端廠商青睞。

      中信證券研究認為,2025年全球氮化鎵快充市場規模有望達600多億元。除了充電器,氮化鎵材料在功率器件、射頻器件等半導體領域大有可為,未來或加速對硅基產品的替代。

      獲終端廠商青睞

      小米10系列手機近日的直播發布會獲得廣泛關注。小米集團創始人、董事長兼CEO雷軍直言非常喜歡的65W氮化鎵充電器。雷軍表示,這款充電器非常小巧,既可以給手機充電,還可以給筆記本電腦等其他設備充電。

      事實上,OPPO去年11月發布的Reno Ace手機時也搭載了氮化鎵充電器。電源管理和LED驅動芯片龍頭【富滿電子(300671)、股吧】與OPPO合作研發了氮化鎵充電器。

      氮化鎵(GaN)是第三代半導體材料之一。相比第一代和第二代半導體材料,第三代半導體材料具有更寬的禁帶寬度、更高的擊穿電場、更高的熱導率、更大的電子飽和度以及更高的抗輻射能力。

      在今年初的美國拉斯維加斯CES2020展會上,Anker等30家廠商總計推出66款氮化鎵快充產品。多家券商電子分析師認為,小米這款氮化鎵充電器以149元的低價進入市場,將有力推動氮化鎵充電器在消費電子市場的滲透普及。華為、三星、蘋果等消費電子終端廠商有望跟進。

      值得注意的是,氮化鎵等第三代半導體材料技術門檻較高,終端廠商多以投資方式提前布局。例如,小米這款氮化鎵充電器采用的是納微半導體(Navitas)的相關技術。資料顯示,納微半導體2014年在美國加利福尼亞成立,從事氮化鎵功率芯片業務,小米早前曾投資納微半導體,并確立產業鏈上下游合作關系。

      華為旗下的哈勃科技投資有限公司2019年8月投資了國內領先的碳化硅材料公司山東天岳先進材料科技有限公司,持股達10%。碳化硅是另一種第三代半導體材料,是制造高溫、高頻、大功率半導體器件的理想襯底材料,綜合性能較硅材料可提升上千倍,可用于固態光源、電力電子、微波射頻器件。

      中信證券研報認為,目前市面上已有多家廠商布局氮化鎵快充市場,隨著用戶對便攜性的需求提高,2025年全球氮化鎵快充市場規模有望達600多億元。同時,加速氮化鎵芯片在其他新興領域對硅基產品的替代。

      迎重大發展機遇

      除了應用于電源適配器,氮化鎵功率器件還可以應用于無線充電件、逆變器、交流器等領域。

      調研機構Yole認為,電力系統市場有望成為氮化鎵功率器件市場規模快速提高的主要驅動因素。Yole預測2018年-2022年復合增速提高至89%。預計到2022年氮化鎵功率器件的市場規模為4.62億美元。其中,電力供應系統領域增速最快,預計到2022年電力系統領域市場規模可達2.43億美元,占總市場規模比例超過一半。

      西南證券研報認為,隨著技術水平進步與成本控制增強,氮化鎵材料有望在中低功率取代硅基功率器件,在300V-600V電壓間發揮優勢作用。在0-900V的低壓市場,氮化鎵都有較大的應用潛力。

      氮化鎵射頻器件主要應用于基站、衛星、雷達等領域。這些器件具備尺寸小、效率高和功率密度大的物理特性,使通信基站能夠更好的實現信號收發,有效減少收發通道數及整體方案的尺寸,是5G基站的關鍵技術。2020年是國內5G基站大規模建設的年份,5G基站數量增加將帶來射頻器件需求量增加。Yole預測,在5G基站等通信設備和軍用高頻率雷達建設的拉動下,到2024年氮化鎵射頻器件市場規模有望突破20億美元。其中,通信設備和軍工應用領域占比最大,合計超過85%。

      從產業鏈看,氮化鎵產業鏈包括襯底、外延片、器件制造等環節,目前大部分環節的一線廠商在海外。我國企業尚未進入供給端第一梯隊。

      氮化鎵硅基襯底主要供應商有德國世創、日本信越化學、日本勝高等。日本電信公司研究所、英國IQE和比利時的EpiGaN等則是硅基氮化鎵外延片的主要供應商。美國Bridg、日本富士通等公司主要從事功率氮化鎵器件代工制造。美國公司科銳(Cree)在全球LED芯片、LED組件、照明產品、電源轉換和無線通信設備市場中處于領導地位,具備碳化硅功率器件及氮化鎵射頻器件生產能力,碳化硅功率器件市場擁有全球最大份額,氮化鎵射頻器件市場份額世界第二。

      A股公司積極布局

      小米65W氮化鎵充電器的發布,帶熱A股相關概念股。

      對于第三代半導體的發展機遇,除了終端廠商通過投資方式布局搶灘,國內不少企業攻堅克難,三安光電、聞泰科技、士蘭微、華潤微、海特高新、【華微電子(600360)、股吧】、揚杰科技等多家公司均已積極投入資源,并取得一定成績。

      三安光電下屬子公司三安集成成立于2014年,是一家專門從事化合物半導體制造的代工廠,服務于射頻、毫米波、功率電子和光學市場,具備襯底材料、外延生長以及芯片制造的產業整合能力。三安集成網站顯示,三安集成在微波射頻領域已建成專業化、規模化的4英寸、6英寸化合物晶圓制造產線,在電子電路領域已推出高可靠性、高功率密度的碳化硅功率二極管及硅基氮化鎵功率器件。

      【海特高新(002023)、股吧】旗下海威華芯積極拓展化合物半導體業務,已建成6寸化合物半導體商用生產線,并完成包括砷化鎵、氮化鎵、碳化硅及磷化銦在內的6項工藝產品的開發,可支持制造功率放大器、混頻器、低噪音放大器、開關、光電探測器、激光器、電力電子等產品,業務涵蓋航空、航天、衛星、消費電子等領域。

      聞泰半導體收購的安世半導體在全球功率半導體領域居領先地位。2018年安世半導體與美國科銳簽署非排他性、全球性的付費專利許可協議,通過這一協議,安世半導體將有權使用科銳氮化鎵功率器件專利組合。

    關鍵詞:

    氮化鎵,半導體,充電器,器件

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