氮化镓功率半导体行业现状、驱动因素、政策环境及产业链分析
氮化镓(GaN)是第三代宽禁带半导体材料的代表,具有宽带隙(3.4eV)、高电子迁移率、耐高压、耐高温、低导通损耗等特性,可显著提升功率器件的效率、频率和功率密度,广泛应用于高频、高能效场景,如快充、数据中心、新能源汽车等。相较于传统硅基器件,GaN功率半导体在开关速度和能量转换效率上更具优势,是未来电力电子系统的核心材料。
氮化镓功率半导体行业发展现状
氮化镓是功率半导体行业传统硅材料的替代和升级材料,其解决了硅材料在频率、功率、功耗、热管理和器件尺寸方面的限制。氮化镓功率半导体产品具有高频、低损耗和性价比高等特点,被广泛采纳于智能设备快充、车规级充电应用和数据中心等多种应用场景。2023年,全球氮化镓功率半导体市场规模为17.6亿元。2024年全球氮化镓半导体器件市场规模达到了16.8亿美元,预计在2024-2029年期间将以21.6%的复合年增长率增长。根据弗若斯特沙利文预测,2028年全球氮化镓功率半导体市场规模将达501亿元人民币,占全球功率半导体市场的10.1%。若保持类似增速,2030年全球市场规模有望突破100亿美元。未来,氮化镓凭借其在效率、功率密度和可靠性方面的优越属性,有望大大提升功率器件行业的水平,并促进整个产业链的进步。
行业市场驱动因素分析
首先,技术进步是推动氮化镓功率半导体行业发展的重要因素。氮化镓(GaN)具有宽带隙、高电子迁移率、高开关频率、低导通电阻、耐高压和耐高温等优越特性,这些特性使其在高频、高效、高功率密度应用中表现出色。例如,氮化镓功率器件在快充技术中的应用显著提升了充电设备的能效表现,使得充电设备体积更小、效率更高。此外,随着生产工艺的成熟和规模化生产的推广,氮化镓器件的成本逐渐降低,进一步推动了其市场普及。
其次,市场需求增长也是驱动该行业发展的重要因素。随着5G通信、人工智能、新能源汽车、数据中心等领域的快速发展,对高效率、高功率密度的电力电子器件需求急剧增加。氮化镓功率半导体在这些领域的应用显著降低了能量损耗,提升了能源转换效率,满足了市场对更高效、更紧凑电源解决方案的需求。
此外,政策支持为氮化镓功率半导体行业的发展提供了有力保障。各国政府和国际组织对第三代半导体材料的研发和应用给予了高度重视和支持,推动了相关技术的突破和产业的发展。
最后,下游应用领域的快速发展进一步推动了氮化镓功率半导体市场的增长。消费电子、新能源汽车、数据中心等领域的快速发展带动了对高性能电力电子器件的需求。例如,手机快充充电器中氮化镓功率器件的应用显著提升了充电效率,推动了相关产品的市场接受度。
行业政策环境分析
GaN功率器件作为提高能源转换效率、降低能耗的关键技术,受到了各国政府的广泛关注和支持。特别是在中国,政府通过制定一系列政策措施来推动新能源汽车、可再生能源等领域的发展,为GaN功率器件行业提供了广阔的市场空间和发展机遇。如:
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中提出,提出需要集中优势资源攻关多领域关键核心技术,其中集成电路领域包括集成电路设计工具开发、重点装备和高纯靶材开发,集成电路先进工艺和绝缘栅双极晶体管(IGBT)、微机电系统(MEMS)等特色工艺突破,先进存储技术升级,碳化硅、氮化镓等宽禁带半导体发展。
《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》中提出,国家鼓励的集成电路设计、装备、材料、封装、测试企业和软件企业,自获利年度起,第一年至第二年免征企业所得税,第三年至第五年按照25%的法定税率或减半征收企业所得税。
《中国制造2025》中提出,将集成电路作为“新一代信息技术产业”纳入大力推动突破发展的重点领域,着力提升集成电路设计水平,掌握高密度封装及三维(3D)未组装技术。
《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》、《长三角 G60科创走廊建设方案》中提出在重点领域培育一批具有国际竞争力的龙头企业,加快培育布局量子信息、类脑芯片、第三代半导体、基因编辑等一批未来产业。
行业产业链分析
上游环节
上游参与者主要包括原材料及设备供应商,负责提供氮化镓、蓝宝石、碳化硅等衬体材料以及相关的设备和其他材料。这些原材料和设备是氮化镓功率半导体生产的基础。
中游环节
中游主体为氮化镓功率半导体厂商,负责氮化镓功率半导体的设计、制造、封装和测试。中游环节的关键活动包括氮化镓外延片的制造,这是氮化镓功率半导体生产中的重要步骤。
下游环节
下游应用场景广泛,包括光伏及储能、消费电子、电动汽车、数据中心等领域。氮化镓功率半导体在这些领域的应用能够满足对高效、紧凑电源解决方案的需求,降低运营成本和碳足迹。
行业重点企业分析
英诺赛科是一家致力于第三代半导体硅基氮化镓外延及器件研发与制造的高新技术企业,采用IDM全产业链模式,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,英诺赛科已实现了最初的规划,现拥有两座8英寸硅基氮化镓生产基地,采用最先进的8英寸生产工艺,是全球产能最高的氮化镓器件厂商。2023年,英诺赛科营业总收入为5.9亿元。
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