恒州诚思调研统计,2021年全球氮化镓芯片市场规模约 亿元,2017-2021年年复合增长率CAGR约为%,预计未来将持续保持平稳增长的态势,到2028年市场规模将接近 亿元,未来六年CAGR为 %。
据悉,中国氮化镓芯片市场占据全球约 %的市场份额,为全球最主要的消费市场之一,且增速高于全球。2021年市场规模约 亿元,2017-2021年年复合增长率约为 %。随着国内企业产品开发速度加快,随着新技术和产业政策的双轮驱动,未来中国氮化镓芯片市场将迎来发展机遇,预计到2028年中国氮化镓芯片市场将增长至 亿元,2022-2028年年复合增长率约为 %。2021年美国市场规模为 亿元,同期欧洲为 亿元,预计未来六年,这两地区CAGR分别为 %和 %。
从产品类型方面来看,按收入计, 2021年100V市场份额为 %,预计2028年份额将达到 %。同时就应用来看,电信在2028年份额大约是 %,未来几年CAGR大约为 %。
按收入计,2022年全球氮化镓(GaN)半导体器件收入大约1040.4百万美元,预计2029年达到4245.5百万美元,2023至2029期间,年复合增长率CAGR为 22.3%。同时2022年全球氮化镓(GaN)半导体器件销量大约 ,预计2029年将达到 。2022年中国市场规模大约为 百万美元,在全球市场占比约为 %,同期北美和欧洲市场分别占比为 %和 %。未来几年,中国CAGR为 %,同期美国和欧洲CAGR分别为 %和 %,亚太地区将扮演更重要角色,除中美欧之外,日本、韩国、印度和东南亚地区,依然是不可忽视的重要市场。
全球市场主要氮化镓芯片参与者包括Texas Instruments、Infineon、Qorvo、Cree Incorporated和Mitsubishi Electric等,按收入计,2021年全球前3大生产商占有大约 %的市场份额。
氮化镓(GaN)半导体器件分类
根据不同产品类型,氮化镓(GaN)半导体器件细分为:
GaN功率器件两大技术路线对比
由于GaN场效应晶体管(FET)支持更快的开关速度和更高的工作频率,有助于改善信号控制,为无源滤波器设计提供更高的截止频率,降低纹波电流,从而帮助缩小电感、电容和变压器的体积。从而构建体积更小的紧凑型系统解决方案,最终实现成本的节约。
当前的功率GaN FET有两个主流方向:增强型(E-Mode,单芯片常关器件)和耗尽型(D-Mode,双芯片常关器件)。目前E-Mode栅极有稳定性和漏电流的问题,而驱动双芯片常关(或者说共源共栅配置)的D-Mode器件则更简单并稳健。所以,对于可高达1 MHz开关频率的操作,共源共栅GaN FET最为适合。
氮化镓功率器件分为增强型(E-Mode)和耗尽型(D-Mode)两种,增强型是常关的器件,耗尽型是常开的器件。
GaN射频器件(功率放大器PA、低噪声放大器LNA、射频开关SW ITCH、单片集成电路MMIC)
GaN功率器件目前大多采用GaN-on-Si的技术,相比于昂贵的SiC衬底,采用Si衬底的GaN功率器件优势主要在中低压领域,市面上产品工作电压主流产品在1000V以下,但近年也出现1200V甚至更高电压的GaN-on-Si功率器件。
GaN射频器件主要可以分为三种:大功率功放管(比如GaN射频 HEMT)、PA模块、5G毫米波等高频段MMIC(单片微波集成电路)。目前GaN已经在射频功率应用中成为LDMOS和GaAS的有力竞争对手。 为了提升性能,降低器件尺寸,GaN射频器件集成度在不断提高。随着5G等高频应用以及小尺寸需求提高,GaN工艺制程正在从0.25µm-0.5µm,向0.15µm推进,射频领域领先的Qorvo甚至早已开始推进60nm工艺,用于毫米波等更高频应用。 GaN射频器件目前主流采用GaN-on-SiC技术,占比约90%,其余采用GaN-on-Si技术。
氮化镓国产化发展趋势
1、IDM模式为主
目前氮化镓产业链行业龙头企业以IDM模式为主,但是设计与制造环节已经开始出现分工。从氮化镓产业链公司来看,国外公司在技术实力以及产能上保持较大的领先。中国企业仍处于起步阶段,虽已初步形成全产业链布局,但市场份额和技术水平仍相对落后。
2、国产化进程
国产企业英诺赛科已建立了全球首条产能最大的8英寸GaN-on-Si 晶圆量产线,目前产能达到每月1万片/月,并将逐渐扩大至7万片/月。大连芯冠科技在氮化镓功率领域,已实现6英寸650V硅基氮化镓外延片的量产,并发布了比肩世界先进水平的650伏硅基氮化镓功率器件产品;在氮化镓射频领域,已着手进行硅基氮化镓外延材料的开发、射频芯片的研发与产业化准备工作。
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