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氮化鎵“闖入”千億消費級市場 揭秘小米背后的幫手

2020年02月20日  07:00   21世紀經濟報道   白楊  

查瑩杰表示,隨著產量的提升以及高頻生態的逐漸完善成熟,將使整個氮化鎵市場規模快速擴張。在900V以下的市場,氮化鎵都有較大的應用潛力,這一塊占據整個功率市場約68%的比重,按照整體市場154億美元來看,氮化鎵在功率器件的潛在市場超過100億美元。

過去一周,氮化鎵(GaN)火了。

上周四(2月13日),小米年度旗艦手機小米10正式發布,隨之發布的一系列配件產品中,一款售價149元的Type-C 65W氮化鎵充電器脫穎而出。

小米集團董事長兼CEO雷軍在發布會上介紹,氮化鎵是一種新型半導體材料,做出的充電器體積特別小,充電效率卻特別高。像小米氮化鎵65W充電器,比標配的65W充電器體積要小一半,而要把Mi 10 PRO充滿電只需要45分鐘。

就這樣,氮化鎵首次“闖入”很多消費者的視野,并帶動A股相關概念股連續數日上漲。

查瑩杰是納微半導體中國區總經理,而納微是小米氮化鎵充電器的氮化鎵芯片和技術方案提供商。2月17日,查瑩杰在接受21世紀經濟報道記者專訪時表示,氮化鎵并不是一個新鮮事物,它在國外已經推了十幾年,國內也早有研究,但大多是在軍工等高精尖領域,直到近幾年,慢慢開始在消費、工業、汽車領域應用。

事實上,小米也不是第一個吃螃蟹的手機廠商。去年11月,OPPO發布的RenoAce手機便搭載了氮化鎵充電器;而在今年的CES上,更有超60款氮化鎵產品相繼推出。

但這些產品,都沒有獲得像小米氮化鎵充電器一樣的強烈市場反應。查瑩杰告訴21世紀經濟報道記者,小米是第一家將氮化鎵充電器單獨零售的手機廠商,相比其他快充產品,小米149元的售價也創下了行業新低。在其看來,“小米的入局,將大大推動氮化鎵的普及”。

過去,小米一直在市場上扮演“價格屠夫”的角色,此次也不例外。-甘俊攝

“神秘”的氮化鎵

氮化鎵是由氮和鎵組成的一種半導體材料,因其禁帶寬度(半導體的一個重要特征參量,決定著器件的耐壓和最高工作溫度)大于2.2eV,也被稱為寬禁帶半導體材料。

外界更為熟悉的碳化硅,其實也是寬禁帶半導體,因此,氮化鎵和碳化硅在特性上有很多相似之處,比如都有較高的電子遷移率和耐高溫性。

若進一步比較,氮化鎵的高頻特性會比碳化硅更好,且硅基氮化鎵的成本更低,應用場景主要是在10kw和900v以下。

品利基金在一份研報中指出,氮化鎵目前的應用方向主要有三個:一是光電領域,如LED、VCSEL傳感器等;二是功率領域,包括快充頭、變頻器、新能源汽車、消費電子等電子電力器件;三是射頻領域,包括5G基站、軍事雷達、低軌衛星、航天航空等領域。

納微成立于2014年,總部設立在美國洛杉磯,其創始團隊主要來自于IR(國際整流器公司)和仙童半導體。因此,納微雖然是初創公司,但其創始團隊的技術背景不容小覷,如納微聯合創始人Dan Kinzer,曾擔任仙童半導體的首席技術官,是第一代硅功率MOS和第三代氮化鎵功率芯片的聯合發明者,已積累超過100項專利。

查瑩杰告訴21世紀經濟報道記者,在發展過程中,納微意識到,氮化鎵作為新一代半導體材料,它將帶來的是迭代式的創新,這種創新不能僅依靠某一家企業,而是需要整個生態共同來推動。

“像氮化鎵材料工藝的穩定性,相關的控制器、變壓器等外圍電路的成熟度,都對氮化鎵的應用產生影響。”查瑩杰表示。因此,2016年,納微決定選擇適配器作為主攻領域,并開始布局“緊耦合高頻電源生態”,比如在最復雜的控制器和高頻磁芯方面,納微分別和德州儀器、安森美、日立進行了合作。

2018年三季度,是納微收獲的季節。得益于德州儀器和日立相關技術以及臺積電工藝的成熟,納微開始為第一家客戶進行量產。據查瑩杰透露,納微的第一個量產產品是42W適配器加充電寶的組合,是和安克創新進行的合作,于2019年一季度在蘋果商店上線。

隨后,整個氮化鎵市場開始逐漸被打開,納微的合作案例也不斷增多。截至目前,納微合作發布的氮化鎵產品已經超過20款。

小米投資布局

在納微眾多的合作伙伴中,小米是一個特例,因為雙方除了產品的合作,小米還是納微的投資者。

查瑩杰告訴21世紀經濟報道記者,納微初次與小米接觸是在2018年上半年。當時,他帶著納微CEO去拜訪小米聯合創始人林斌,主要想去談一下產品端合作的事情。

經過會面,當天晚上,小米內部就開始溝通關于投資納微的事情,最后不到三周的時間,小米就完成了對納微的投資。對于這筆投資,納微內部的看法是,小米是一個非常有影響力的廠商,它的投資帶來的價值不僅僅是錢,而是在技術、產品上的加速,這對于納微而言,非常重要。

隨后,經過納微與紫米及酷科團隊一年多的合作研發,小米氮化鎵充電器終于問世。查瑩杰告訴記者,與小米合作產生的影響已經開始顯現,在過去一周,納微已經陸續收到更多客戶的開發需求。

對于氮化鎵未來的發展,查瑩杰表示,目前氮化鎵的成本和硅比較還相對較高。但其預測,兩到三年內,氮化鎵器件的成本就可以接近于傳統硅。

據悉,納微已發布的20余款產品中,有約15款是在美國市場,售價基本在50美元以上。而小米的入局,正在加速氮化鎵產品的降價。

過去,小米一直在市場上扮演“價格屠夫”的角色,此次也不例外。這可能會對納微其他潛在合作伙伴產生影響,但它也確實加快了氮化鎵產品的普及速度。

查瑩杰表示,隨著產量的提升以及高頻生態的逐漸完善成熟,將使整個氮化鎵市場規模快速擴張。在900V以下的市場,氮化鎵都有較大的應用潛力,這一塊占據整個功率市場約68%的比重,按照整體市場154億美元來看,氮化鎵在功率器件的潛在市場超過100億美元。

根據市場研究機構Yole估計,2024年,僅在手機和筆記本快充領域,氮化鎵市場可達3.58億美元;樂觀情況下,氮化鎵功率市場規模將超過7.5億美元。

中信證券最新研報則認為,GaN材料具備高功率、高頻率、高導熱等優勢,所做充電芯片實現了輸出大功率的同時保持充電器體積可控。預計隨著用戶對便攜性的需求提高,2025年全球GaN快充市場規模有望達600多億元,同時加速GaN芯片在其他新興領域對Si基產品的替代。

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