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氮化镓“闯入”千亿消费级市场 揭秘小米背后的帮手

2020年02月20日  07:00   21世纪经济报道   白杨  

查莹杰表示,随着产量的提升以及高频生态的逐渐完善成熟,将使整个氮化镓市场规模快速扩张。在900V以下的市场,氮化镓都有较大的应用潜力,这一块占据整个功率市场约68%的比重,按照整体市场154亿美元来看,氮化镓在功率器件的潜在市场超过100亿美元。

过去一周,氮化镓(GaN)火了。

上周四(2月13日),小米年度旗舰手机小米10正式发布,随之发布的一系列配件产品中,一款售价149元的Type-C 65W氮化镓充电器脱颖而出。

小米集团董事长兼CEO雷军在发布会上介绍,氮化镓是一种新型半导体材料,做出的充电器体积特别小,充电效率却特别高。像小米氮化镓65W充电器,比标配的65W充电器体积要小一半,而要把Mi 10 PRO充满电只需要45分钟。

就这样,氮化镓首次“闯入”很多消费者的视野,并带动A股相关概念股连续数日上涨。

查莹杰是纳微半导体中国区总经理,而纳微是小米氮化镓充电器的氮化镓芯片和技术方案提供商。2月17日,查莹杰在接受21世纪经济报道记者专访时表示,氮化镓并不是一个新鲜事物,它在国外已经推了十几年,国内也早有研究,但大多是在军工等高精尖领域,直到近几年,慢慢开始在消费、工业、汽车领域应用。

事实上,小米也不是第一个吃螃蟹的手机厂商。去年11月,OPPO发布的RenoAce手机便搭载了氮化镓充电器;而在今年的CES上,更有超60款氮化镓产品相继推出。

但这些产品,都没有获得像小米氮化镓充电器一样的强烈市场反应。查莹杰告诉21世纪经济报道记者,小米是第一家将氮化镓充电器单独零售的手机厂商,相比其他快充产品,小米149元的售价也创下了行业新低。在其看来,“小米的入局,将大大推动氮化镓的普及”。

过去,小米一直在市场上扮演“价格屠夫”的角色,此次也不例外。-甘俊摄

“神秘”的氮化镓

氮化镓是由氮和镓组成的一种半导体材料,因其禁带宽度(半导体的一个重要特征参量,决定着器件的耐压和最高工作温度)大于2.2eV,也被称为宽禁带半导体材料。

外界更为熟悉的碳化硅,其实也是宽禁带半导体,因此,氮化镓和碳化硅在特性上有很多相似之处,比如都有较高的电子迁移率和耐高温性。

若进一步比较,氮化镓的高频特性会比碳化硅更好,且硅基氮化镓的成本更低,应用场景主要是在10kw和900v以下。

品利基金在一份研报中指出,氮化镓目前的应用方向主要有三个:一是光电领域,如LED、VCSEL传感器等;二是功率领域,包括快充头、变频器、新能源汽车、消费电子等电子电力器件;三是射频领域,包括5G基站、军事雷达、低轨卫星、航天航空等领域。

纳微成立于2014年,总部设立在美国洛杉矶,其创始团队主要来自于IR(国际整流器公司)和仙童半导体。因此,纳微虽然是初创公司,但其创始团队的技术背景不容小觑,如纳微联合创始人Dan Kinzer,曾担任仙童半导体的首席技术官,是第一代硅功率MOS和第三代氮化镓功率芯片的联合发明者,已积累超过100项专利。

查莹杰告诉21世纪经济报道记者,在发展过程中,纳微意识到,氮化镓作为新一代半导体材料,它将带来的是迭代式的创新,这种创新不能仅依靠某一家企业,而是需要整个生态共同来推动。

“像氮化镓材料工艺的稳定性,相关的控制器、变压器等外围电路的成熟度,都对氮化镓的应用产生影响。”查莹杰表示。因此,2016年,纳微决定选择适配器作为主攻领域,并开始布局“紧耦合高频电源生态”,比如在最复杂的控制器和高频磁芯方面,纳微分别和德州仪器、安森美、日立进行了合作。

2018年三季度,是纳微收获的季节。得益于德州仪器和日立相关技术以及台积电工艺的成熟,纳微开始为第一家客户进行量产。据查莹杰透露,纳微的第一个量产产品是42W适配器加充电宝的组合,是和安克创新进行的合作,于2019年一季度在苹果商店上线。

随后,整个氮化镓市场开始逐渐被打开,纳微的合作案例也不断增多。截至目前,纳微合作发布的氮化镓产品已经超过20款。

小米投资布局

在纳微众多的合作伙伴中,小米是一个特例,因为双方除了产品的合作,小米还是纳微的投资者。

查莹杰告诉21世纪经济报道记者,纳微初次与小米接触是在2018年上半年。当时,他带着纳微CEO去拜访小米联合创始人林斌,主要想去谈一下产品端合作的事情。

经过会面,当天晚上,小米内部就开始沟通关于投资纳微的事情,最后不到三周的时间,小米就完成了对纳微的投资。对于这笔投资,纳微内部的看法是,小米是一个非常有影响力的厂商,它的投资带来的价值不仅仅是钱,而是在技术、产品上的加速,这对于纳微而言,非常重要。

随后,经过纳微与紫米及酷科团队一年多的合作研发,小米氮化镓充电器终于问世。查莹杰告诉记者,与小米合作产生的影响已经开始显现,在过去一周,纳微已经陆续收到更多客户的开发需求。

对于氮化镓未来的发展,查莹杰表示,目前氮化镓的成本和硅比较还相对较高。但其预测,两到三年内,氮化镓器件的成本就可以接近于传统硅。

据悉,纳微已发布的20余款产品中,有约15款是在美国市场,售价基本在50美元以上。而小米的入局,正在加速氮化镓产品的降价。

过去,小米一直在市场上扮演“价格屠夫”的角色,此次也不例外。这可能会对纳微其他潜在合作伙伴产生影响,但它也确实加快了氮化镓产品的普及速度。

查莹杰表示,随着产量的提升以及高频生态的逐渐完善成熟,将使整个氮化镓市场规模快速扩张。在900V以下的市场,氮化镓都有较大的应用潜力,这一块占据整个功率市场约68%的比重,按照整体市场154亿美元来看,氮化镓在功率器件的潜在市场超过100亿美元。

根据市场研究机构Yole估计,2024年,仅在手机和笔记本快充领域,氮化镓市场可达3.58亿美元;乐观情况下,氮化镓功率市场规模将超过7.5亿美元。

中信证券最新研报则认为,GaN材料具备高功率、高频率、高导热等优势,所做充电芯片实现了输出大功率的同时保持充电器体积可控。预计随着用户对便携性的需求提高,2025年全球GaN快充市场规模有望达600多亿元,同时加速GaN芯片在其他新兴领域对Si基产品的替代。

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