近日，晶湛半导体宣布完成数亿元C轮融资，由蔚来资本、美团龙珠领投，华兴资本旗下华兴新经济基金、欣柯资本等跟投，老股东歌尔微电子、三七互娱等继续加码。据悉，这是继今年3月完成B+轮数亿元战略融资以来的又一轮融资。

晶湛半导体吸引众多新老投资方的关键在于其在氮化镓材料方面的领先技术及布局。晶湛半导体创始人、总裁程凯博士表示将加大研发和技术投入，加速推进GaN材料在汽车电子等领域的应用。

氮化镓材料的优势

氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)是第三代半导体材料的代表，与新能源汽车、光伏、5G、消费快充等高成长性下游领域深度绑定。

第三代半导体材料禁带宽度大，具有击穿电场高、热导率高、电子饱和速率高、抗辐射能力强等优势。因此其在提升车体轻量化、系统高效化和长程续航等方面发挥重要作用。

业内人士表示，在一辆电动车里面，氮化镓芯片的潜在市场总空间超过250美元，其中，主驱动的应用接近200美元，车载充电器大约50美元，DC/DC的逆变器大概15亿美元，到2025年电动汽车中氮化镓芯片市场机会总值超过25亿美元/年。

另外，激光雷达，电池管理系统、无线电力传输系统、车载信息娱乐系统、以及新型高效车用照明、车载微显示等都离不开高品质氮化镓材料的支撑。

有数据显示，氮化镓上车，可使充电时间减少了60%，且车载充电器的体积和重量不会影响到本身车的重量；在逆变器上，相比硅基功率器件，氮化镓能节能70%，可增加5%的续航。

得益于氮化镓对汽车充电、续航等方面的效果会更突出，充电器与逆变器或将是落地效果最好的零部件领域。

第三代半导体材料未来成长空间广阔，全球氮化镓器件市场规模不断扩大，从2018年的116.54亿美元增长至2021年的219.22亿美元，对应的复合增长率为17.22%。


突围不易，氮化镓应用的难点有哪些？

目前氮化镓在电动车的应用还处于早期。从应用端来看，2021年光电氮化镓器件占比市场份额最大，占比为65%；其次为射频氮化镓器件占比为30%。

现在车用氮化镓功率器件仍受可靠性、产品模式、生产模式、设计工艺等方面困扰，尤其是，氮化镓技术的难点在于晶圆制备工艺。

另外，对氮化镓器件的测试非常重要，一旦氮化镓作为安全性器件，最重要的是可靠性；

还有就是验证周期较长，也是一大弊端，目前国内已有众多企业推出了相应产品，并已陆续开始进行上车验证，验证周期较长，落地效果有待进一步观察。

从地域角度来看，氮化镓技术掌握在欧美日企手中，比如日本方面在2022年7月利用氮化镓研发的逆变器，已首次成功应用在电动汽车上，有望让电动汽车节能20%以上。

中国技术方面相对薄弱。我国氮化镓材料与器件原始积累相对薄弱，倾向于军工方面，在汽车领域依然是个新的挑战。

以上都是氮化镓器件在车用市场突围时，要经历的难关。


8吋氮化镓已实现量产

12月6日，EPC宣布，他们与世界先进（VIS）签订了氮化镓功率半导体的代工生产协议，将于 2023 年初正式开始生产。

据悉，EPC将利用世界先进在 8 英寸GaN生产线的代工能力，加强GaN 晶体管和集成电路的制造，从而增强他们在氮化镓功率转换领域的市场领导地位。

世界先进于1994 年成立，在中国台湾和新加坡拥有5个 8 英寸晶圆厂，2022 年平均月产能约为 26.2万片。

在氮化镓领域，世界先进的“绝招”是衬底——GaN-on-QST。今年11月，世界先进已经完成了650V GaN-on-QST器件的可靠性验证，正式进入量产。


国内企业氮化镓单晶进展

近几年内，国内的吴越半导体、苏州纳维、广东光大、上海瀚镓以及安徽镓数在氮化镓单晶方面均取得了良好成果。

2021年1月，纳维科技总部大楼建设项目在苏州工业园区正式奠基；今年8月10日，该总部大楼已顺利完成封顶，完全投产后预计年产氮化镓单晶衬底及外延片5万片以上。

2022年6月7日，安徽镓数公示了其氮化镓单晶衬底项目的环评表。据悉，该项目将分3期建设，一期建设10条氮化镓单晶衬底生产线，二期建设20条氮化镓单晶衬底生产线，三期建设30条氮化镓单晶衬底生产线，三期完全达产后将形成年产18万片2英寸氮化镓单晶衬底的生产能力。

2021年12月，吴越半导体举行了GaN晶体出片仪式，展出了全球范围内首次厚度突破 1 厘米的氮化镓晶体，该晶体平整度达到1-2um，粗糙度达到0.12nm，达到了世界最高水准。

2020年2月，吴越半导体、先导集团与高新区管委会签订合作协议，在无锡高新区实施 2-6 英寸氮化镓自支撑单晶衬底产业化项目，该项目总投资37亿元，主要进行2-6英寸氮化镓自支撑单晶衬底及GaN-On-GaN功率芯片、射频芯片的研发和生产。

2021年9月，东莞增补了61个2021年第三批市重大项目，其中包括广东光大的氮化镓项目，总投资额高达44亿元。今年4月，该项目举行了开工仪式，项目主要建设内容为精密半导体设备制造、氮化镓衬底生产线、氮化镓器件生产线等；建成后将生产2-4英寸氮化镓衬底、2-6英寸GaN on GaN/Si器件。

此外，广东光大子公司也有相关进展——2018年2月，东莞中稼半导体宣布，在国内首次试产4英寸自支撑GaN衬底，并计划于同年年底实现常规量产。

2021年8月，根据《瀚镓GaN自支撑晶圆制造关键技术研发与产业化》项目的环评公示，上海瀚镓半导体科技有限公司将在上海市浦东新区建设“4英寸GaN高质量自支撑晶圆的研发及中试”。

11月21日，浙江省湖州市举行了“一体化赋能高质量发展走进湖州”暨重大项目签约仪式，共有3个光电领域项目成功签约，其中包括一个氮化镓项目。

该氮化镓项目由青岛聚能创芯微电子有限公司主导，总投资11亿元，计划年产20.4万片氮化镓外延片。

青岛聚能创芯微电子成立于2018年6月，为赛微电子控股子公司，该公司主营业务为GaN外延材料、器件制造以及器件设计与应用。

11月25日，据兴科天使官微消息，其投资企业晶通半导体的“氮化镓功率半导体器件与驱动芯片的研发及应用”项目获得了中国海创大赛智能化赛道全国第一名、全国大赛一等奖。


从消费电子到电动汽车，氮化镓功率半导体潜力无限

氮化镓功率半导体从消费电子起步，但它的未来不会止步于消费电子市场。

随着新能源汽车市场不断蓬勃发展，业界看好第三代半导体材料在汽车领域的应用，电动汽车成为氮化镓功率半导体下一个潜力市场。

目前电动汽车市场较为关注碳化硅这类第三代半导体材料发展，业界看好碳化硅未来逐步取代替代部分IGBT、MOSFET等硅基功率半导体，在新能源汽车领域得到应用。

氮化镓同样可以在电动汽车市场发挥“用武之地”。

以电动汽车续航为例，与消费电子快充一样，电动汽车也有着极高的快充需求。基于氮化镓的特殊性能，引入氮化镓技术可以大幅缩短汽车充电时间，同时车载充电器的体积和重量不会对汽车造成额外的“负担”。

随着电动汽车不断普及，电动汽车产业“续航焦虑”的痛点亟待解决，氮化镓功率半导体有望对此助一臂之力。

不过与消费类芯片相比，车规级芯片对于性能指标、使用寿命、可靠性、安全性、质量一致性等方面有着极高的要求，这也使得氮化镓功率半导体在电动汽车市场发展不如在消费电子市场一样迅速。

业界认为，电动汽车的开发通常需要三到四年的时间，因此至少到2025年才会出现氮化镓半导体在电动汽车上的部署。