隨著各大手機和筆記本電腦品牌紛紛進入氮化鎵快充市場，氮化鎵功率器件的性能得到進一步驗證，同時也加速了氮化鎵技術(shù)在快充市場的普及。

目前，快充源市場上氮化鎵主要以三種形式使用，即GaN單管功率器件、內(nèi)置驅(qū)動器的GaN功率芯片以及內(nèi)置控制器、驅(qū)動器和GaN功率器件的封裝芯片。其中，GaN單管功率器件發(fā)展最快。尤其是“十四五”規(guī)劃出臺以來，國家加大了對第三代半導(dǎo)體的扶持力度。越來越多的氮化鎵工廠進入了市場。基于不同品牌開發(fā)的GaN器件有快充產(chǎn)品也已投入批量生產(chǎn)。

KeepTops氮化鎵功率芯片的市場機會之一是消費類電子產(chǎn)品。手機的充電功率越來越大。適配器和充電器的功率從5瓦、10瓦到65瓦、125瓦的變化時，便攜性就變得越來越差。然而，使用氮化鎵芯片的充電器體積小，充電速度快。

什么是GaN

數(shù)據(jù)顯示，氮化鎵(GaN)主要是指一種合成的半導(dǎo)體材料。是第三代半導(dǎo)體材料的典型代表，用于開發(fā)微電子器件和光電子器件的新材料。氮化鎵有著廣泛的應(yīng)用。作為支撐“新基礎(chǔ)設(shè)施”建設(shè)的關(guān)鍵核心器件，其下游應(yīng)用已觸及“新基礎(chǔ)設(shè)施”中的5G基站、特高壓、新能源充電樁、城際高鐵等主要領(lǐng)域。此外，氮化鎵的高效功率轉(zhuǎn)換特性可幫助實現(xiàn)光伏、風電(電能生產(chǎn))、直流特高壓輸電(電能傳輸)、新能源汽車、工業(yè)電源、機車牽引、消費電源(電能使用)等領(lǐng)域。電能的高效轉(zhuǎn)換有助于實現(xiàn)“碳峰值和碳中和”的目標。

從技術(shù)角度來看，氮化鎵的關(guān)鍵技術(shù)主要包括三大方面：GaN襯底技術(shù)、氮化鎵基FET器件技術(shù)、MicroLED顯示技術(shù)。

數(shù)據(jù)顯示，目前全球GaN襯底技術(shù)專利超過1.3萬項，其中有效專利4800多項，占比35.2%。其中，在審專利占比很小，這說明未來專利有效增長的空間不大。此外，日本和美國擁有更多的專利分布在這兩大市場。

氮化鎵技術(shù)下的“芯片荒”。

氮化鎵芯片的設(shè)計和批量生產(chǎn)還存在哪些挑戰(zhàn)?在高頻應(yīng)用系統(tǒng)中，硅從幾赫茲發(fā)展到65kHz用了三四十年的時間。這一漫長的過程，使配套的硅芯片生產(chǎn)系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)進行了改進。氮化鎵作為一種高頻器件，需要提高頻率才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。“如果配套廠家和生產(chǎn)過程跟不上，要解決這個問題需要很長的時間。這也是氮化鎵在高頻下使用時遇到的問題。困難”。

從氮化鎵芯片的工藝成熟度來看，臺積電的良品率超過90%，氮化鎵功率半導(dǎo)體已經(jīng)是“非常成熟的器件”。降低供應(yīng)鏈成本、提高產(chǎn)量仍需要一個過程。

提到氮化鎵技術(shù)是否受到“芯片短缺”的影響。芯片短缺和芯片價格上漲對整個供應(yīng)鏈的影響是一樣的。不過，從氮化鎵供應(yīng)鏈的角度來看，氮化鎵芯片目前占硅芯片市場的0.5%。由于可以在單個芯片上生產(chǎn)更多的氮化鎵管芯，與硅芯片相比，“生產(chǎn)能力可以提高5倍。

此外，半導(dǎo)體原材料的價格都在提高，但“氮化鎵材料并沒有相應(yīng)調(diào)整，成本也沒有太大變化?！盞eepTops采用臺積電的6英寸工廠工藝，產(chǎn)能充裕，不占用目前稀缺的8英寸產(chǎn)能。

從迭代速度的角度來看，未來納微米半導(dǎo)體氮化鎵芯片的迭代周期有望從兩年變?yōu)?個月，成本可降低約20%—30%。同時，隨著客戶對系統(tǒng)的積極反饋，“們集成了越來越多的電路，使整個外圍電路變得越來越簡單，從而降低了系統(tǒng)成本”。

從手機充電器到電動汽車

KeepTops作為一家領(lǐng)先的氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體公司，電動汽車是其下一個重點。

Navitas首席執(zhí)行官Gene Sheridan在接受CNBC采訪時說：“而不是快速充電手機或平板電腦50瓦，我們將做它在5,000瓦或20,000瓦。電動車快速充電”。通過Navitas的技術(shù)，電動汽車可以在消費者家中完成充電，所需時間僅為目前的三分之一。

如果將同樣的新技術(shù)應(yīng)用在電動汽車上，車輛的續(xù)航里程可以提高近30%，或者電池體積可以減小30%。兩種方法各有優(yōu)點。但我們可能至少要等到2025年，才能在新車上看到這種技術(shù)。電動汽車的開發(fā)通常需要兩到三年的時間。因此，基于GaN技術(shù)的電動汽車可能要到2025年以后才能實現(xiàn)。

GaN在電動汽車充電之外的好處

GaN超導(dǎo)體技術(shù)將給電動汽車帶來更快的充電以外的好處。一旦電力進入電動汽車的電池，它必須連接到車輪。這就是今天的硅半導(dǎo)體的樣子。當電能從電池傳輸?shù)杰囕啎r，有30%甚至更多的能量在傳輸過程中損失。如果在轉(zhuǎn)換器中使用GaN超導(dǎo)體，可以使用更小的電池，或者使用同樣大小的電池，進一步提高電動汽車的續(xù)航里程。

可以通過GaN技術(shù)使電動汽車的內(nèi)部效率更高。這可能有助于緩解“范圍焦慮”。當然，你會覺得它充電很慢，不會很快充滿油箱。