分析 | GaN充电器只是开始,氮化镓的落地之路

  近期在小米10的发布会上,雷军发布了的一款 GaN(氮化镓)充电器,让氮化镓这种新材料大放异彩。氮化镓相关概念股瞬间大涨,截止到2月17日A股相关上市公司中,三安光电、士兰微、华微电子和海特高新均实现了大涨,21只个股市值累计增加292亿。

  未来国家重点研发核心

  熟悉新材料情报NMT的同学,一定注意到了氮化镓是新材料情报NMT的???,也是我们关注最多的新材料之一。以氮化镓为代表的宽禁带半导体材料(第三代半导体材料)具有高击穿电场、高饱和电子速度、高热导率、高电子密度、高迁移率等特点和优势,被广泛应用于新能源汽车、轨道交通、智能电网、新一代移动通信、消费类电子等领域,被视为支撑能源、交通、信息、国防等产业发展的核心技术。

  小米充电器引爆氮化镓市场

  第三代半导体材料中,绝大部分材料还在实验室阶段,但氮化镓和碳化硅已经获得大量的应用,特别是碳化硅应用较为广泛。近几年,氮化镓的研发应用也进入快车道,但凡应用落地的行业必定引发行业的震动和格局重组。

  雷军在充电器发布中的一段描述,有助于我们揭开氮化镓的神秘面纱,“我以前是码农,当时每天都背着笔记本电脑,最恨带「铁疙瘩」充电器,又丑又大又重??纯唇裉斓? GaN 充电器,唇膏大小,实在太方便?!?这款功率达到 65W 的充电器,大小却做到了只有同功率充电器的三分之一,这些得益于氮化镓电阻低,电导损耗小;开关频率高;禁带宽度大;化学性能稳定;抗辐照能力强等特点。

  氮化镓的应用远不止充电器

  小米氮化镓充电器只是氮化镓材料落地的场景之一,只是个开始。和小米充电器一样,氮化镓的其他落地场景也与该材料的特性有着直接的关系。

  首先,禁带宽度大。氮化镓禁带宽度大的这个特性,是5G 射频应用技术的绝配。因为禁频带宽更大,因而它可以承受更高的工作电压,这也使得氮化镓射频天线相比起其他半导体材料拥有更高的瞬时带宽。这一点,正是5G网络使用载波聚合技术以及高频率的载波所要达到的目的。氮化镓在射频应用方面的基站PA应用,让为华为代工PA芯片的三安集成出尽了风头。

  其次,功率密度高。5G的一个关键技术是Massive MIMO,该技术保证了5G连接的高可靠性。但这这个技术则要求基站需要配备大量的阵列天线,而功率密度更高的氮化镓则可有效缩小这些阵列天线的体积,让5G基站可以较好地隐藏在路灯、电线杆上。

  再次,开关频率高。氮化镓开关频率高的特点,在无人驾驶技术上发挥地淋漓尽致。激光雷达之于无人驾驶就相当于人的眼睛,而氮化镓就是让这双眼睛变得更加灵敏的其中一位幕后功臣。由于这个特性,使得应用氮化镓的激光雷达相比起主流应用硅元素制作的激光雷达,反应速度高出100倍。虽然最终效果还会受到算力等因素影响,不能达到100倍的效果,但是运用氮化镓场效应晶体管的激光雷达,经过测试确实可以让这双「眼睛」的灵敏度大幅提高,物体识别精度也会更高,让自动驾驶更加安全。

  风口上龙头保持地位也不易

  除了在5G基站、天线,无人驾驶等领域,在超级计算机、国防、卫星等领域同样可以能看到氮化镓的身影。行业预计2025年氮化镓的市场规模超过100亿美元,届时国内将会出现一批新的龙头企业,目前来看有潜力的有:

  三安光电:LED照明龙头,miniLED龙头,第三代半导体芯片代工龙头,已建成国内第一条第三代半导体6″生产线,未来该公司有望成为5000亿市值的龙头企业;

  闻泰科技:收购的安世半导体在车载OBC 领域全球领先,闻泰科技在电动车爆发式增长的阶段,将是最大的受益者。闻泰的手机ODM+安世的汽车半导体IDM融合,有望成为消费电子和汽车电子制造双龙头的唯一标的,证券公司给予5000亿的市值预估。

  海陆重工:旗下江苏能华是氮化镓的IDM企业有专业研发、生产以氮化镓( GaN)为代表的复合半导体高性能晶圆,并用其做成功率器件。

  欲戴王冠,则必承其重。我们在看到氮化镓的广泛应用场景打开了我们对这种材料落地的无限畅想的同时,也应注意到龙头企业想要保持行业地位,不得不保持持续的巨额研发投入以解决大规模商用的各种难题,比如控制合成成本的问题等。


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