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【芯視野】出貨將達5000萬顆 快充加持的GaN正一飛沖天

來源:愛集微

#GaN#

4天前

2018年Anker發布全球首款GaN快充產品至今已有將近3年的時間,原本只用在軍事等特定領域的這種半導體新材料已經在消費電子領域扎根開花。特別是2020全年,手機快充市場的爆發成為GaN大幅增長的主要貢獻者。進入2021年,這種趨勢仍未停止,各種GaN快充產品更是層出不窮,而隨著蘋果入局的可能性不斷增長,無比巨大的市場空間正在向其敞開大門。

借手機快充一飛沖天

傳統的充電器并非一無是處,只是漸漸跟不上手機和筆記本等設備的電力需求增長。這些設備在體技和重量上不斷追求極致,只有GaN制作的充電器產品才能擺脫笨重的身軀和惱人的發熱問題,與之理想匹配。

由于GaN技術在功率轉換方面效率更高,它損失的熱量更少。這意味著GaN基電源充電器的設計可以使用比硅晶體管的充電器更小、更便宜的元件。這就導致了GaN基充電器體積更小、重量更輕,同時仍然能夠滿足甚至超過最新設備的高功率需求。

雖然Anker將GaN引入了消費電子領域,不過其一開始只用在筆記本充電器中,所以還沒有在業界掀起風浪。直到2019 年 9 月,OPPO 發布國內首款 GaN 充電器 SuperVOOC2.0,充電功率為65W。在這個一個標志性的事件之后,GaN終于正式進入了龐大又極具影響力的手機市場。

在2020年下半年,由于5G手機的競相發布,為了解決功耗問題,快充產品開始大行其道,更讓GaN如魚得水。

這其中還有一個意外的原因,以蘋果帶頭、三星跟進的取消配備充電器行為,為更多第三方進入快充市場創造了機遇,間接促成了GaN的爆發。由于蘋果和三星有非常強勢的風向標作用,其他手機廠商紛紛跟進,迫使消費者單獨購買充電器,第三方快充的需求被徹底釋放。

作為下一代的技術,GaN自然是受到了各廠商的追捧。除了OPPO、realme、小米、努比亞、三星、聯想、中興等手機廠商推出的產品之外,第三方廠商也是不遺余力地跟進,市場上20W-120W GaN快充產品已多達數百款。而據業內人士透漏,2021下半年發布的更多手機將會標配GaN充電器。

為這個市場點燃最后一把火的將是蘋果入局。據預測,30W則極有可能成為蘋果首款GaN產品。多家快充芯片、快充變壓器、快充電源廠商及方案商皆表示,正在積極地著手布局30W GaN快充產品線。

不過,國內市場已是60W-100W規格的GaN充電器的天下,其中尤以65W為主流。業內人士分析認為,小米和OPPO、華為先后推出65W的GaN充電器上市,帶動了第三方品牌代表的后端市場逐步起量。再者,筆記本電腦的適配器一般采用65W規格,更多的新型筆電更是采用了USB-C接口,將GaN充電器設定為65W即可堅固筆電和其他移動設備的充電需求。

還有一個重要的原因就是65W能提供更短的充電時間,對于普遍達到4000mA的5G旗艦手機,45分鐘即可充滿,10分鐘可充至20%-30%,充分緩解充電焦慮問題。

不過,GaN充電器的普及還需通過數重關卡。首先是作為一個新鮮事物,市場的接受需要一定的培育期。另一個方面則是價格問題,GaN充電器價格是傳統充電器的1倍以上,價格下探是其普及的重要前提。2018年,45W的GaN充電器價格是60美元,到去年小米的65W GaN充電器已經到了23美元,甚至第三方品牌做到99元。業內人士普遍預期,2022年底GaN充電器的價格會與傳統充電器持平,那時將會成為市場的真正拐點。

不過,蘋果的入局可能會加快這個進程。以蘋果所帶來的示范性作用,GaN將在全球市場的被接納速度可能會大幅增加。相關機構已經給出了預期,2020年至2025年,全球GaN充電器市場規模將以94%的年復合增速持續擴大,到2025年將達638億元。

黃金窗口期已經到來

大批量應用的直接作用就是GaN器件的價格大幅下降。在2021年初,GaN功率晶體管的重要廠商GaN Systems就宣布,其低電流,大批量GaN晶體管的價格已跌至1美元以下,這些晶體管通常用于智能手機和筆記本電腦以及各種消費品和工業應用的GaN充電器和AC適配器。

從全球著名分銷商Mouser給出的數據來看,80%的在售GaN HEMT(GaN晶體管)產品為耐壓650V,其2020年的平均價格約為2.73 元/A,較2019 年下降 23.5%。事實上,由于 疫情影響以及需求持續旺盛,導致原材料價格上漲;下游PD快充市場爆發,GaN芯片供不應求,盡管如此,價格仍然有所下降。據統計,2020年底面向 PD快充650V的GaN HEMT 實際成交價格區間已經下落到0.5元/A以內,與Si器件的價差已經縮小到1.5倍以內,具有較強的競爭力。

行業數據顯示,在以電商客戶為主的充電器市場,2019年GaN器件出貨量約為300萬-400萬顆,2020年實現5-6倍增長,總體出貨1500-2000萬顆,2021年GaN器件的出貨量有望達到5000萬顆。

各廠商出貨量紛紛創下新高,如納微半導體(Navitas)向市場成功交付超過1800萬顆GaN功率IC。而國內廠商英諾賽科累計出貨也突破千萬顆,并進入了努比亞、魅族、MOMAX、REMAX、品勝、ROCK等知名品牌的快充供應鏈,目前已經助力了60多家廠商的快充產品量產。

如今,蘋果的入局將有望繼續拉升全行業整體的出貨量,因此相關企業紛紛走上了擴產之路。

當前,GaN功率器件基本都是硅基產品,因為工藝比較兼容,傳統硅晶圓代工廠都在向這方面靠攏,包括臺積電、世界先進、聯電子公司聯穎、富士通等。

納微半導體的GaN芯片就是由臺積電來代工的,網傳其可能獲得蘋果的大單,因此臺積電正在積極購買設備,以備擴產之需。據臺灣媒體報道,臺積電已加碼購買GaN相關設備達 16臺,比既有的六英寸廠內的6臺增加2倍多,等于產能將增達逾萬片左右,顯示客戶端下單需求擴大,納微每月有超過100萬顆的GaN功率IC經由臺積電生產交貨。

世界先進因為擁有大量8寸的設備,也在大力發展GaN-on-Si制造技術,但其著重點仍在于GaN-on-QST(與設備材料廠Kyma及投資的GaN硅基板廠Qromis 通力合作)。世界先進在最近5月法說上透露,其GaN-on-QST技術的客戶驗證成果不錯,已有幾個客戶正在進行產品設計,預期最快Q4可小規模量產。

GaN制程開發同樣是聯電研發計劃中的重點項目之一,主要由其持股81.58%的子公司聯穎負責。聯穎此前提供6寸砷化鎵晶圓代工,目前攜手聯電切入GaN,初期將以6寸晶圓代工服務為主,未來會考慮邁向8寸。

在中國大陸,除了三安集成和海威華芯涉足此業務外,IDM模式仍是市場主流。為了能把握發展窗口期,不少IDM廠商也在擴產的路上爭分奪秒。近期就有英諾賽科的8英寸硅基GaN產線宣布正式進入量產階段。按當前計劃,到2021年底,其產能可達6000片每月。此外,還有江蘇能華等多家企業的擴產計劃也都在進行當中。

作為最被看好的半導體材料,并且有快充等消費級應用的保駕護航,GaN的增長潛力正在被逐步挖掘出來。

著名的市場分析機構Yole已經給出了預測:2026年的主流會是消費者應用,這將會占GaN市場的61%,其將會以69%的CAGR,增長到約 6.72 億美元。(校對|Andrew)

責編: 慕容素娟

李延

作者

微信:Glxy523

郵箱:lixy@lunion.com.cn

作者簡介

集微網記者,關注半導體投資、晶圓制造、IC設計、AI等領域

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