氮化镓第三代半导体材料，在消费电源市场得到广泛应用

随着各大手机和笔记本电脑品牌纷纷进入氮化镓快充市场，氮化镓功率器件的性能得到进一步验证，同时也加速了氮化镓技术在快充市场的普及。

目前，快充源市场上氮化镓主要以三种形式使用，即GaN单管功率器件、内置驱动器的GaN功率芯片以及内置控制器、驱动器和GaN功率器件的封装芯片。其中，GaN单管功率器件发展最快。尤其是“十四五”规划出台以来，国家加大了对第三代半导体的扶持力度。越来越多的氮化镓工厂进入了市场。基于不同品牌开发的GaN器件有快充产品也已投入批量生产。

KeepTops氮化镓功率芯片的市场机会之一是消费类电子产品。手机的充电功率越来越大。适配器和充电器的功率从5瓦、10瓦到65瓦、125瓦的变化时，便携性就变得越来越差。然而，使用氮化镓芯片的充电器体积小，充电速度快。

什么是GaN

数据显示，氮化镓(GaN)主要是指一种合成的半导体材料。是第三代半导体材料的典型代表，用于开发微电子器件和光电子器件的新材料。氮化镓有着广泛的应用。作为支撑“新基础设施”建设的关键核心器件，其下游应用已触及“新基础设施”中的5G基站、特高压、新能源充电桩、城际高铁等主要领域。此外，氮化镓的高效功率转换特性可帮助实现光伏、风电(电能生产)、直流特高压输电(电能传输)、新能源汽车、工业电源、机车牵引、消费电源(电能使用)等领域。电能的高效转换有助于实现“碳峰值和碳中和”的目标。

从技术角度来看，氮化镓的关键技术主要包括三大方面：GaN衬底技术、氮化镓基FET器件技术、MicroLED显示技术。

数据显示，目前全球GaN衬底技术专利超过1.3万项，其中有效专利4800多项，占比35.2%。其中，在审专利占比很小，这说明未来专利有效增长的空间不大。此外，日本和美国拥有更多的专利分布在这两大市场。

氮化镓技术下的“芯片荒”。

氮化镓芯片的设计和批量生产还存在哪些挑战?在高频应用系统中，硅从几赫兹发展到65kHz用了三四十年的时间。这一漫长的过程，使配套的硅芯片生产系统和应用系统进行了改进。氮化镓作为一种高频器件，需要提高频率才能充分发挥其优势。“如果配套厂家和生产过程跟不上，要解决这个问题需要很长的时间。这也是氮化镓在高频下使用时遇到的问题。困难”。

从氮化镓芯片的工艺成熟度来看，台积电的良品率超过90%，氮化镓功率半导体已经是“非常成熟的器件”。降低供应链成本、提高产量仍需要一个过程。

提到氮化镓技术是否受到“芯片短缺”的影响。芯片短缺和芯片价格上涨对整个供应链的影响是一样的。不过，从氮化镓供应链的角度来看，氮化镓芯片目前占硅芯片市场的0.5%。由于可以在单个芯片上生产更多的氮化镓管芯，与硅芯片相比，“生产能力可以提高5倍。

此外，半导体原材料的价格都在提高，但“氮化镓材料并没有相应调整，成本也没有太大变化。”KeepTops采用台积电的6英寸工厂工艺，产能充裕，不占用目前稀缺的8英寸产能。

从迭代速度的角度来看，未来纳微米半导体氮化镓芯片的迭代周期有望从两年变为9个月，成本可降低约20%—30%。同时，随着客户对系统的积极反馈，“们集成了越来越多的电路，使整个外围电路变得越来越简单，从而降低了系统成本”。

从手机充电器到电动汽车

KeepTops作为一家领先的氮化镓(GaN)半导体公司，电动汽车是其下一个重点。

Navitas首席执行官Gene Sheridan在接受CNBC采访时说：“而不是快速充电手机或平板电脑50瓦，我们将做它在5,000瓦或20,000瓦。电动车快速充电”。通过Navitas的技术，电动汽车可以在消费者家中完成充电，所需时间仅为目前的三分之一。

如果将同样的新技术应用在电动汽车上，车辆的续航里程可以提高近30%，或者电池体积可以减小30%。两种方法各有优点。但我们可能至少要等到2025年，才能在新车上看到这种技术。电动汽车的开发通常需要两到三年的时间。因此，基于GaN技术的电动汽车可能要到2025年以后才能实现。

GaN在电动汽车充电之外的好处

GaN超导体技术将给电动汽车带来更快的充电以外的好处。一旦电力进入电动汽车的电池，它必须连接到车轮。这就是今天的硅半导体的样子。当电能从电池传输到车轮时，有30%甚至更多的能量在传输过程中损失。如果在转换器中使用GaN超导体，可以使用更小的电池，或者使用同样大小的电池，进一步提高电动汽车的续航里程。

可以通过GaN技术使电动汽车的内部效率更高。这可能有助于缓解“范围焦虑”。当然，你会觉得它充电很慢，不会很快充满油箱。