8月26日，安徽格恩半導(dǎo)體有限公司氮化鎵激光芯片產(chǎn)品發(fā)布會圓滿舉行。本次格恩半導(dǎo)體共發(fā)布了十多款令人期待的氮化鎵激光芯片產(chǎn)品，包括藍(lán)光、綠光及紫光等系列，這些產(chǎn)品關(guān)鍵性能指標(biāo)已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，充分展示了格恩半導(dǎo)體在氮化鎵激光芯片領(lǐng)域的超強(qiáng)技術(shù)實力和國內(nèi)領(lǐng)先水平，并將有力促進(jìn)國內(nèi)氮化鎵激光全產(chǎn)業(yè)鏈的蓬勃發(fā)展。

據(jù)了解，氮化鎵半導(dǎo)體激光器具有體積小、壽命長、效率高等優(yōu)點(diǎn)，波長范圍覆蓋可見光和紫外波段，應(yīng)用場景包括激光顯示、工業(yè)加工、激光照明、激光通訊、激光醫(yī)療等眾多領(lǐng)域，近年來總體市場需求呈現(xiàn)較高的復(fù)合增長趨勢，由于氮化鎵激光技術(shù)壁壘較高，長期被國外少數(shù)企業(yè)壟斷，我國企業(yè)需求全部依賴進(jìn)口。

近年來，格恩半導(dǎo)體集中優(yōu)勢資源力量，憑借在化合物半導(dǎo)體、尤其是氮化鎵材料領(lǐng)域豐富的研發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)驗，攻克了一系列技術(shù)難點(diǎn)，成為國內(nèi)首家可以規(guī)模量產(chǎn)氮化鎵激光芯片的企業(yè)。目前，格恩半導(dǎo)體已具備覆蓋氮化鎵激光器結(jié)構(gòu)設(shè)計、外延生長、芯片制造、封裝測試全系列工程技術(shù)能力及量產(chǎn)制造能力，擁有國際領(lǐng)先的半導(dǎo)體研發(fā)與量產(chǎn)設(shè)備500余臺，以及行業(yè)先進(jìn)的產(chǎn)品研發(fā)平臺和自動化生產(chǎn)線。

本次發(fā)布會的舉辦，意味著我國在氮化鎵激光芯片領(lǐng)域已真正實現(xiàn)突破，打破了被國外企業(yè)長期壟斷的局面，填補(bǔ)了國內(nèi)氮化鎵激光芯片產(chǎn)業(yè)化空白，在我國半導(dǎo)體激光器的發(fā)展史上具有里程碑的意義。這是安徽企業(yè)在解決“卡脖子”難題中，勇挑重?fù)?dān)、創(chuàng)新發(fā)展的一個縮影；更是六安市落實省委省政府制造強(qiáng)省戰(zhàn)略，加快現(xiàn)代化美好安徽建設(shè)的生動實踐。


“后來者居上”的第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵

眾所周知，第一代半導(dǎo)體材料代表是硅，主要解決數(shù)據(jù)運(yùn)算、存儲的問題；第二代半導(dǎo)體材料以砷化鎵為代表，它被應(yīng)用到于光纖通訊，主要解決數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}；而第三代半導(dǎo)體，除了碳化硅，就是近幾年聲名鵲起，后來者居上的“氮化鎵”了。

氮化鎵作為第三代半導(dǎo)體材料的前沿代表，與前代半導(dǎo)體材料相比，多項指標(biāo)有顯著提升。氮化鎵是氮和鎵的化合物，需要由人工合成，結(jié)構(gòu)類似纖鋅礦。

從特性上來看，作為時下新興的半導(dǎo)體工藝技術(shù)，氮化鎵具有超越硅的多種優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的硅材料相比，氮化鎵(GaN)具有禁帶寬度大、擊穿電場強(qiáng)、導(dǎo)通電阻低、電子遷移率高、轉(zhuǎn)換效率高、熱導(dǎo)率高、損耗低等優(yōu)點(diǎn)。

在早期，氮化鎵廣泛運(yùn)用于新能源汽車、軌道交通、智能電網(wǎng)、半導(dǎo)體照明、新一代移動通信等。隨著技術(shù)突破，成本逐漸得到控制，目前氮化鎵還被廣泛運(yùn)用到消費(fèi)類電子等領(lǐng)域，上文提到的充電器便是其中重要的一項。

隨著相關(guān)技術(shù)不斷取得突破，未來，氮化鎵不再局限于快充等消費(fèi)電子市場，可廣泛應(yīng)用于通信、計算機(jī)、汽車電子、航空航天、國防軍工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

氮化鎵器件有望持續(xù)放量

第三代半導(dǎo)體材料憑借其優(yōu)越性、實用性和戰(zhàn)略性，被許多發(fā)達(dá)國家已經(jīng)列入國家計劃，進(jìn)行全面部署，包括氮化鎵在內(nèi)的器件將成為發(fā)展主流。

氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈一般劃分為上游的材料即襯底和外延片、中游的器件和模組、下游的系統(tǒng)和應(yīng)用。從各環(huán)節(jié)來看，歐美日企業(yè)發(fā)展較早，技術(shù)積累、專利申請數(shù)量、規(guī)模制造能力等方面均處于絕對優(yōu)勢。

我國在自主替代大趨勢下，目前在氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)均有所涉足，在政策支持下已在技術(shù)與生產(chǎn)方面取得進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)相對聚焦中游，多家國內(nèi)企業(yè)已擁有氮化鎵晶圓制造能力。

此外，5G通訊的革命性轉(zhuǎn)變重塑了射頻技術(shù)產(chǎn)業(yè)，也為我國氮化鎵器件帶來重大的市場機(jī)遇。5G通訊基站是氮化鎵市場主要驅(qū)動因素之一，氮化鎵射頻器件主要應(yīng)用于無線通訊，占比到達(dá)49%。氮化鎵材料耐高溫、高壓及承受更大電流的優(yōu)勢使得射頻器件應(yīng)用在5G基站中更加合適。隨著國內(nèi)5G基站覆蓋率不斷上升，對氮化鎵射頻器件需求將更大。

此前，通過性能優(yōu)化、產(chǎn)能提升、成本控制之后，我國氮化鎵在消費(fèi)電子領(lǐng)域逐漸站穩(wěn)了腳跟，成為主要驅(qū)動力。未來，隨著下游新應(yīng)用規(guī)模爆發(fā)，以及氮化鎵襯底制備技術(shù)不斷取得突破，氮化鎵器件有望持續(xù)放量，將成為降本增效、可持續(xù)綠色發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。


氮化鎵加速“上車”

產(chǎn)業(yè)鏈公司積極入場

近日，氮化鎵功率半導(dǎo)體全球領(lǐng)導(dǎo)廠商GaN Systems宣布與安世博策略結(jié)盟，或?qū)⑼苿拥壒β势骷铀佟吧宪嚒薄ＨA潤微、海特高新、晶方科技等對此均有布局。

氮化鎵“上車”作為一個方興未艾的市場，產(chǎn)業(yè)鏈公司華潤微、海特高新、晶方科技等紛紛布局。

華潤微的主營業(yè)務(wù)可分為產(chǎn)品與方案、制造與服務(wù)兩大業(yè)務(wù)板塊，產(chǎn)品與方案業(yè)務(wù)板塊聚焦于功率半導(dǎo)體、智能傳感器與智能控制領(lǐng)域，制造與服務(wù)業(yè)務(wù)主要提供半導(dǎo)體開放式晶圓制造、封裝測試等服務(wù)。2022年，華潤微營業(yè)收入為100.60億元，歸母凈利潤為26.17億元，主營業(yè)務(wù)毛利率達(dá)36.87%。

在第三代寬禁帶半導(dǎo)體方面，公司主要以中高端應(yīng)用推廣為主線，2022年碳化硅和氮化鉀產(chǎn)品營收同比增長324%。氮化鎵產(chǎn)品方面，公司2022年收購了大連芯冠科技有限公司，其能提供650V/900V多規(guī)格的氮化鎵器件產(chǎn)品，電源功率的應(yīng)用覆蓋幾十瓦到幾千瓦范圍，產(chǎn)品主要應(yīng)用于電源管理、太陽能逆變器、新能源汽車及高端電機(jī)驅(qū)動等科技產(chǎn)業(yè)。

海特高新?lián)碛袊H一流、國內(nèi)領(lǐng)先的第二代/第三代半導(dǎo)體工藝制造生產(chǎn)線，可提供高性能芯片及集成電路產(chǎn)品。2022年，公司營業(yè)收入為9.10億元，同比增長7.44%；扣非后歸屬于上市公司股東的凈利潤為3813.36萬元，同比增長127.83%。

在高性能集成電路設(shè)計與制造領(lǐng)域，海特高新已建成由國家發(fā)改委立項建設(shè)的國內(nèi)首條6英寸化合物半導(dǎo)體商用生產(chǎn)線，芯片制程涵蓋砷化鎵、氮化鎵、碳化硅，應(yīng)用覆蓋微波射頻及電力電子領(lǐng)域。

公司在5G基站功放芯片，氮化鎵快充芯片，碳化硅充電樁芯片性能上處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，并發(fā)布了自動駕駛汽車激光雷達(dá)5G毫米波芯片工藝制程，發(fā)布了適用于新能源充電樁高效電能轉(zhuǎn)換的碳化硅功率芯片制程。

晶方科技主要專注于傳感器領(lǐng)域的封裝測試業(yè)務(wù)，擁有多樣化的先進(jìn)封裝技術(shù)，同時具備8英寸、12英寸晶圓級芯片尺寸封裝技術(shù)規(guī)模量產(chǎn)封裝線，涵蓋晶圓級到芯片級的一站式綜合封裝服務(wù)能力。2022年，公司實現(xiàn)營業(yè)收入11.06億元，實現(xiàn)營業(yè)利潤2.58億元，歸母凈利潤2.28億元。

公司通過并購以色列VisIC公司，推進(jìn)“蘇州市產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院車規(guī)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究所”的設(shè)立與運(yùn)營發(fā)展，大力拓展布局車用高功率氮化鎵技術(shù)，并充分利用自身先進(jìn)封裝方面的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)能力，為把握三代半導(dǎo)體在新能源汽車領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇進(jìn)行技術(shù)與產(chǎn)業(yè)布局。

根據(jù)Yole預(yù)測，2020年全球氮化鎵功率器件市場規(guī)模約為4600萬美元，預(yù)計2026年可達(dá)11億美元，2020-2026年年均復(fù)合增長率有望達(dá)到70%。