嘉盛集团能提供更为高效紧凑的电力架构官宣论断板上钉钉，碳化硅前景宛若被打问号，替换计划何解？与其并驾齐驱的另一第三代半导体代外质料氮化镓（GaN）的上车机缘点又有众远也被推动热议核心。越发是正在不日，半导体巨头英飞凌重金押注氮化镓，宛若正欲掀起千亿赛道的狂欢。冷热之间，第三代半导体似乎正驶正在本钱、技能、工艺、资金等众个岔途口。
举动宽禁带半导体质料，外率特点便是高电压和高电流，相较于以硅（Si）和砷化镓（GaAs）为代外的较为成熟的第一、二代半导体，前者正在运用高压电源、电力电子技能、电力节制编制、电力调理器、电力变换器等方面具有明显上风。
相较于硅器件，第三代半导体可消重50%以上的能量失掉，并减小75%以上的装置体积。简而言之，便是功能更好、效率更高，于是广受新能源汽车、光伏、5G、消费疾充等界限青睐。
“碳中和”海潮翻涌之下，第三代半导体也被视为“双碳”达标的一剂“良方”；与此同时，为激动邦内半导体工业起色，办理“卡脖子”逆境，其也被看作是“弯道超车”的锦囊。
2021年，第三代半导体工业被正式写入“十四五”筹办与2035年前景对象中；2022年上半年，中邦科技部邦度要点研发设计“新型显示与政策性电子质料”要点专项2022年度项目中，再对第三代半导体质料与器件的7个项目举办研发支柱。而此前曾经有一系列策略接踵出台。
商场与策略的双轮驱动下，第三代半导体起色热火朝天。聚焦商场化的运用，举动代外性质料，氮化硅和氮化镓的起色也有异同。
总体来说，碳化硅的起色要更早些，区别于碳化硅聚焦高压运用，氮化镓的上风更偏重于高频，可实行高效的功率转换。这也意味着氮化镓能有用擢升产物功率密度，以更小的尺寸、更轻的重量和更低的总本钱上风，知足更高的能效条件。
目前，碳化硅闭键运用于主驱动逆变器（Inverter）、直流对直流（DC-DC）、车载充电器（OBC）等界限，对付后两者，若以本钱考量，更换成氮化镓功率元件是业界所认同的一种起色趋向。
别的，正在高压功率晶体管商场，电动汽车逆变器正在400V-1,000V之间的商场形式也有产生改观的大概。
虽然氮化镓器件目前闭键攻克400V以下运用，碳化硅则正在800V及以上的运用中更具上风，但跟着GaN器件的校正，硅基GaN的大范围出产，以及代价逐渐下探，正在800V以上运用商场，氮化镓场效电晶体（GaN FET）替换SiC MOSFET的潜力宛若也禁止小觑。
譬喻GaNPower此前就已展现过业界首款1200V单芯片（E型GaN功率器件），业界也预测1,200V GaN晶体管将正在2025年安排推出。
同样区别于碳化硅直接正在汽车界限“开枝散叶”，因特点纷歧、认证圭臬纷歧，氮化镓则是正在消费电子商场“开疆扩土”一番之后，才逐渐正在数据通讯、汽车、工业等商场崭露头角。
整体来看，正在消费电子界限，氮化镓以迅疾充电器（疾充）为闭键疆场，别的也有产物运用于无线充电、消费型激光雷达等，也主因该界限驱动，氮化硅功率器件已成为而今滋长最疾的细分商场。
正在汽车界限，氮化镓闭键运用于车载充电器、DC/DC转换器（电压限度为48V至400V）、激光雷达；另如正在数据核心方面，氮化镓器件也慢慢占据一方之地，能供应更为高效紧凑的电力架构。
随同氮化镓技能冲破，氮化镓也正在进一步撬动商场，工业范围希望产生。Yole示意，通讯和汽车将助推下一个功率GaN海潮的到来。Yole预测，2027年，功率GaN商场将抵达20亿美元，此中，GaN汽车商场价格将超出2.27亿美元，2021年至2027年间的复合年延长率（CAGR）为99%。
工业链成型目前，日本、美邦和中邦事氮化镓技能组织的热门商场。一如“荣达”于海外的古代半导体，氮化镓龙头企业也众会合正在海外。美邦和日本起步较早，于20世纪70年代初便开端探讨，此中，日本相对而言更具上风，环球的氮化镓技能闭键源泉于日本。
氮化镓工业链涵盖衬底、外延、IC打算、创筑、封装测试等枢纽。从环球限度来看，住友电工是衬底商场的龙头，Macom、Intel、Wolfspeed（原称为Cree）等闭键攻克GaN射频商场，英飞凌、Transphorm等则闭键组织功率商场。别的，韩邦LG、三星等也都是而今氮化镓赛道的排头兵。此中，住友电工与Cree举动行业龙头，商场占据率均超出30%。
据明了，住友电工于2003年活着界上率先实行氮化镓衬底量产，是环球氮化镓射频器件闭键供应商，华为也是其客户之一。该公司聚焦于衬底和器件，目前，氮化镓衬底以2-3英寸为主，4英寸曾经实行商用，6英寸样本也已开拓。
美邦Cree因对准第三代半导体商场前景，自2019年开端逐渐剥离LED交易，专一于碳化硅电力电子器件和GaN射频器件，并于2021年正式改名为Wolfspeed（原Cree旗下的功率&射频部分）。
德邦英飞凌举动功率器件界限的领头羊，正在功率模块、GaNFET器件上组织的专利最众。值得一提的是，就正在3月初，英飞凌公告以8.3亿美元现金（约57亿元百姓币）收购氮化镓环球技能头领者GaN Systems的行为，再次激起氮化镓界限的浪花。
英飞凌功率和传感器编制总裁怀特示意，公司希奇看好氮化镓芯片，预测到2027年，氮化镓芯片商场将以每年56%的速率延长。于是，英飞凌还斥资20亿欧元夸大其位于马来西亚居林和奥地利菲拉赫工场的氮化镓和碳化硅芯片的产能。
邦内方面，固然起步相对晚些，技能组织与专利申请数目也与海外企业有必然差异，但后起发力强劲，“邦产替换”的铺途也已让一众企业正在追逐中初露矛头。
如姑苏纳维、东莞中镓涉足衬底，姑苏晶湛半导体组织外延，海特高新代工氮化镓晶圆出产，南芯半导体主攻疾充节制，英诺赛科、三安光电等刚毅器功率器件宗旨，海威华芯则正在碳化硅氮化镓（GaN-on-SiC）HEMT射频工艺上具有上风，另如矽立杰、晶丰明源、艾为电子、芯朋微、力芯微等皆正在疾充商场有所涉猎，另有少许新晋玩家源源延续跑步进场。
以英诺赛科为例，该公司正在环球第三代半导体硅基氮化镓界限曾经站到了头部地位。举动环球独一实行同时量产氮化镓高、低压芯片的IDM企业，闭键产物涵盖从低压到高压（30V-650V）的氮化镓功率器件，被平凡运用于激光雷达、数据核心、5G通信、高密度高效迅疾充电、无线充电、车载充电器、LED灯照明驱动等界限。
目前，英诺赛科具有两座8英寸硅基氮化镓出产基地，是环球产能最高的氮化镓器件厂商。其8英寸硅基氮化镓的产能抵达每月1万片，并将慢慢夸大至每月7万片以上。
2022岁暮，英诺赛科公告，8英寸硅基GaN HEMT器件的出货量破亿，英诺赛科首席营销官冯雷博士称，这能手业里是第一次，具有里程碑式的意旨，也验证了英诺赛科GaN器件的质料和牢靠性。
众年商场“摸爬滚打”，第三代半导体工业俨然曾经驶入起色的史书窗口期，氮化镓方面，跟着下逛新能源汽车、光伏等商场迅疾延长，又遇三年芯片缺乏机缘，投融资两旺，闭联质料和器件工业化也得以加快，新增产能接续开出，延长态势上风依旧显著。
另受宏观景象影响，近年来以疾充为代外的消费电子商场延长有所放缓，氮化镓功率电子转向新能源汽车与工控商场的需求紧急。
中汽协数据显示，我邦新能源汽车近两年来高速起色，接连8年位居环球第一。正在策略和商场的双重感化下，2022年，新能源汽车继续产生式延长，产销分袂告终705.8万辆和688.7万辆，同比分袂延长96.9%和93.4%。商场占据率抵达25.6%。
天下乘用车商场新闻联席会秘书长崔东树预测，2023年新能源乘用车销量将抵达850万辆，实行30%安排的延长，展示增速逐渐放缓、出口延长较强的态势，总体来看中邦汽车产销他日肯定会冲破4000万辆。
正在近期召开的中邦电动汽车百人会论坛上，赛力斯集团CTO、赛力斯汽车（轮值）总裁许林也直言，2023年新能源车市将迎来枢纽的分水岭，新能源渗出率他日五年内将超出50%，抵达燃油车和新能源汽车的临界点，巨变即将降临。
这也意味着，第三代半导体希望自始自终地乘此春风。嗅到行业商机，上述三代半龙头的触角早已伸向汽车界限。
如英诺赛科组织电动汽车氮化镓充电编制，提出全氮化镓车OBC办理计划；珠海工场已通过汽车认证，估计将正在2024年出产用于汽车运用的8英寸硅基GaN器件；进入车载激光雷达禾赛科技的供应体例，且开端连合邦内及韩邦的大型Tier 1厂商联合研发GaN车用项目。
安世半导体的第三代半导体氮化镓功率器件（GaN FET）同样被平凡运用于电动汽车、数据核心、电信配置、工业主动化和高端电源，希奇是正在插电式夹杂动力汽车或纯电动汽车中。目前650V氮化镓技能曾经通过车规级测试。
又如三安光电的GaN电子电力器件也已运用于新能源汽车界限等。别的，依照商场预测，2030年安排，原始配置创筑商（OEM）也将开端斟酌正在主逆变器 （650V-800V）中集成氮化镓。
而且，不止上逛供应商，越来越众终端车企的箭靶也慢慢射向氮化镓器件界限。如德邦汽车编制创筑商ZF团结以色列GaN公司VisIC，意大利汽车零部件创筑商Marelli与Transphorm团结，宝马正在2021年跟GaN Systems缔结6.5亿元的GaN供货合同，蔚来昨年也投资了GaN外延企业晶湛半导体。
值得防备的是，虽然氮化镓正在功能、作用、能耗、尺寸等方面较古代硅功率器件由显著上风，然而也面对很众起色题目，闭键会合正在衬底和外延枢纽，乃至于尚难大范围运用。
据明了，氮化镓是一种需求人工合成的物质，不存正在液态，于是不行应用单晶硅出产工艺的直拉法拉出单晶，只可靠气体反映合成。同时，氮化镓没有牢靠的绝缘体技能，这导致阻滞安宁配置的打算丰富化。
单纯来说，氮化镓单晶质料的赢得极为不易，不光反当令间长、速率慢、反映副产品众，并且对配置条件苛刻、技能丰富、产能低，产物本钱也极端高。这也是为什么氮化镓最先从LED产物、消费类疾充等界限开启商场占据之途的来因。
岔途口原形上，氮化镓的本钱过高题目是而今第三代半导体质料的通病，这也是特斯拉大砍碳化硅上车量的主因。
第三代半导体的商场前景无须置疑，然而正在短期内，站正在本钱与经济效益角度，对付车企来说放量上车会有更众考量。
希奇是正在新权势中，公司账面上浩瀚“洞窟”仍存，本年邦补退场加剧车企间的厮杀，代价战狂飙进一步压缩红利空间，环球经济下行、环球种种黑天鹅事务轮流上演……一系列不确定成分交错之下，车企俨然站到了十字途口。
大概正在碳化硅或是氮化镓技能与本钱进一步优化之前，成熟的古代硅基仍是不错的遴选。
仍以特斯拉为例，针对碳化硅用量淘汰的替换计划，不少业内人士猜度，特斯拉从头拥抱硅基绝缘闸双极晶体管（Si IGBT）模块，很有大概遴选Si IGBT叠加SiC二极管的罗列组合计划，从而消重SiC集体用量，拉大与竞赛者的差异。
英飞凌日前也指出，古代的硅基电源芯片仍旧很紧急，并肯定投资50亿欧元以抬高德邦德累斯顿工场此类芯片的产量。但是，他添补道，与宽禁带半导体比拟，这一界限的延长估计会更慢。
特斯拉下一代车型裁减75%碳化硅用量，是否会惹起其他车企竞相效仿，IDM大厂后续对第三代半导体与古代硅基半导体的投筑分拨比例是否有所蜕化，氮化镓大范围上车经过怎么……皆值得后市闭切。
