低压|集微咨询：千呼万唤始出来的苹果GaN快充，拉开下一个GaN爆点的序幕

2021-10-21

集微咨询（JW insights）认为：
- 在GaN技术成熟度路线中，当前GaN技术已走出泡沫化的低谷期来到稳步爬升的光明期；
- 现阶段GaN功率器件主要受快充市场拉动，在消费电子PD快充市场爆发；
- GaN功率器件由650V及以上高压产品兴起，未来将在80V-150V及30-60V的中低压市场焕发更大活力。
十月中旬，苹果官方确认新上架的140W USB-C电源适配器是其首款氮化镓（GaN）充电器，约30分钟即可从0%充至50%电量，售价729元，将GaN技术在功率器件上的应用推向首个巅峰。作为第三代半导体材料的两大明星之一，GaN成为大学研究项目已经过去20年，因其有望大幅改进电源管理、开关和功率输出等应用，业内预计在未来几年它将在许多应用中取代硅材料。其中，快充是第一个可以大规模生产的应用，事实也证明了这一点。

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在过去一年多的时间里，大功率快充逐渐成为智能手机标配，而GaN快充可以很好地解决大电池带来的充电时长、散热等优势而逐渐深入人心。随着苹果亲自下场为GaN技术“背书”，GaN大功率快充市场持续升温，从30W到65W及更高功率、从智能手机到笔记本电脑等快速渗透。然而GaN才刚刚开始进军终端消费大众市场，中低压功率器件是其首个率先触及“甜蜜点”的应用区间。
GaN技术成熟度曲线
GaN为高频、大功率设备提供了许多明显的性能优势，不仅能轻易地比体硅处理更高的电压，而且还具有高热容量和热导率。因此，在很多方面，对650V高功率晶体管而言，这都是一项理想的技术。自原国际整流器（IR，2016年被英飞凌收购）公司首个GaN器件诞生后，从该公司分离出来的技术就逐渐分流成两条线路，一条主攻高压GaN，一条主攻低压GaN。随后，大量资本涌入GaN市场，催生了众多的创业公司。
下面这个GaN技术成熟度曲线体现了GaN的发展路线。

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回顾过去20年，随着GaN功率器件的成本降低、电气特性提高和周边技术的扩充，GaN功率器件应用的环境从2010年左右开始迅速形成。从那一年起，很多企业相继推出了产品，并开始供货GaN功率器件，利用该器件的周边技术也越来越完善，GaN功率器件的开发在2010年到2015年之间达到了首个高峰。
2009年，IR公司推出了第一代GaN功率器件，随后EPC发布20~200V GaN晶体管。
2011年，MicroGaN推出600V GaN高迁移率晶体管，Transphorm发布GaN-on-SiC 600V EZ-GaN晶体管。
2012年，GaN Systems发布1200V GaN-on-SiC晶体管，6英寸GaN-on-SiC晶片可用。
2013年，富士通宣布600V GaN-on-SiC晶体管测试成功，Transphorm 600V GaN晶体管和肖特基二极管投入市场，其他公司开始推出600V GaN高迁移率器件。
2015年，8英寸GaN-on-SiC晶片可用。
在这一时期，除了专注GaN的新进公司(如：EPC、Transphorm和Micro GaN等)外，世界排名靠前的功率半导体企业也纷纷介入GaN功率器件，有曾做硅的企业如IR、Furukawa、Toshiba和Sanken等，有曾做化合物半导体的企业如Infineon、RFMD、Fujitsu和NXP等，有做LED和功率器件的企业如Panasonic、Sumsung、LG和Sharp等。融资活动也频繁发生，2012年7月AZZURRO融资了260万欧元发展8寸GaN-on-Si外延片，同年10月Transphorm又筹集了3500万美元发展GaN功率器件，2012年5月UK政府资助NXP 200万英镑在Hazel Grove发展GaN功率器件。
在应用方面，进入2013年以后，日本各大企业也相继发布了采用SiC和GaN的功率器件新产品，还有不少企业宣布涉足功率器件业务。伴随着耐压600V的GaN功率晶体管的不断面世，设备厂商不仅有了更多的部件可选性，而且多家GaN功率器件厂商的相互竞争，还使得价格越来越低，形成了更加便于采用GaN功率晶体管的局面。

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