随着市场需求的急剧增长，氮化镓正从低功率场景向中高功率场景不断延伸。
最近，芯八哥“走进产业链”栏目记者采访了国内氮化镓领域的新锐企业镓未来的销售总经理曾晨，探讨在以氮化镓等为代表的第三代半导体蓬勃发展的背景下，当前镓未来在氮化镓全场景功率段的快速发展之道。
据了解，镓未来成立于2020年，专注宽禁带半导体氮化镓功率器件在电力电子领域的应用。近年来，公司的发展势头愈发亮眼，已研发出了650V、900V系列多款小功率（<300W）、中功率（300W~1kW）和大功率（1kW~10kW）GaN功率器件，广泛应用于消费电子、电动工具、数据中心、便携储能、微型逆变器、电动汽车、智能电网和工业市场等领域。
氮化镓价值量不断提升，公司PD快充已在联想等大客户中批量出货
作为第三代半导体材料的杰出代表，氮化镓功率芯片能够使充电器具备充电效率高、散热快、体积小巧等明显优势，能够满足消费电子市场对电源产品小型化、快速化及低发热的强烈需求。
从2018年开始，氮化镓快充充电器开始进入国内市场，随后在2020年左右在手机快充领域得到爆发性应用，实现了氮化镓产业的第一个小高峰。发展到现在，氮化镓充电器在体积越来越小的同时功率越来越大，从最初的 5W到现在早已超过300W，而氮化镓芯片使用量也由1颗增加至2-4颗，价值量提升了1-3倍。
在小功率场景方面，镓未来针对市场需求已经推出了33W、65W、120W、140W、200W、240W、330W等多个系列的650V GaN芯片，并且已经在消费电子PD快充、适配器等领域实现了大批量出货。
以140W PD快充为例，该方案采用镓未来的1颗G1N65R150PB +2颗 G1N65R240PB氮化镓芯片，以 PFC+AHB的架构进行拓扑和控制，输入电压范围为90~264Vac，输出为28V/5A、20V/7A，峰值效率可达95.08%，尺寸为57mm x 57mm x 24mm，功率密度1.79W/cm3(PCBA)，在满足市场高频率小型化需求的同时，与类似Si-MOS方案相比体积能够减少70%，效率提高2%。
镓未来140W PD快充方案
资料来源：镓未来
硅现在的发展已经达到了物理极限，在很多要求高转换效率以及小体积的场景上，硅所能发挥的作用就已经不是特别多了，所以这一部分就需要用氮化镓来进行迭代与升级。镓未来小功率主要分为手机、笔记本适配器、两轮电动车等几个大的细分场景，在未来还会有家电的适配器也会陆续被氮化镓所替代，也是一块非常大的市场。
曾晨介绍道，
从产品来看，目前镓未来小功率的产品很多，其中今年出货量比较大的是140W的产品，仅用300W原装适配器1/4的体积和1/3重量实现了80%的用户实际使用性能，和Apple 140W氮化家适配器相比，体积更是缩小了35%。目前该系列产品已经在联想的高配置游戏本上批量应用。去年它配的是135W纳微半导体的器件，和纳微半导体相比，我们的产品在待机功耗更低的同时，充电头效率也更高。
小中大功率段全覆盖，产品已在光伏/储能领域位于行业前列
凭借高功率、低损耗与高频率的优良特性，氮化镓在消费市场的快速普及后，为其进军光伏/储能、数据中心/服务器、新能源汽车等新兴领域扫清了发展障碍，并且在整个电力电子领域已经全面铺开。
其中，在光伏/储能领域，GaN功率IC在光伏发电中主要用于逆变器和配套储能中，能够有效提升光伏发电效率，并且能使储能系统实现低转换损耗；在数据中心领域，GaN通过减少运营支出并降低二氧化碳排放量，实现更可持续的业务。行业内包括浪潮信息、华为、超聚变等知名供应厂商均已采用GaN技术，设计具有更高功率密度、能效表现更好的电源供应器；在新能源汽车领域，GaN功率IC在汽车中主要用于OBC车载充电器、DC-DC转换器、BMS电池管理系统、主驱逆变、激光雷达等方面，行业内包括宝马等主机厂以及纬湃科技等Tier1厂商都已经在积极布局相关应用，10亿元左右的氮化镓大单开始陆续出现。
氮化镓主要功率段及应用场景
资料来源：镓未来
在中大功率场景方面，镓未来针对光伏/储能、数据中心/服务器、新能源汽车等新兴领域的市场需求也研发出了一系列GaN芯片。
具体来看，在光伏储能领域，镓未来已经推出了2000W的储能双向逆变器，拓扑结构为图腾柱无桥 PFC + 全桥 LLC 软开关 + SR 同步整流，通过G1N65R035TB *2+ G1N65R150TA *4的GaN芯片，能够实现整流95.5%/逆变94.5%的峰值效率以及1.33W/cm³的功率密度；在数据中心/服务器领域，公司已经推出2500W的服务器电源以及3600W的算力电源产品。其中,后者采用2颗G1N65R035TB氮化镓芯片，输入电压为180~300Vac，输出为11.5~15.5V/240A，最高峰值效率可达96.5%；而在新能源汽车领域，公司已经研发出车载双向DC-DC变压器，采用Buck/Boost + 全桥 FRC * 拓卜 +SR 同步整流的架构，搭载了2 颗 G1N90R270TA氮化镓芯片，Buck/Boost 开关频率可达65kHz，而FRC 谐振频率为140KHz，不管是在降压模式还是在升压模式下，效率都位于行业前列。
曾晨指出：
镓未来是中国唯一一家的从小功率到大功率都有完整技术路线的公司。市场上大部分的氮化镓企业都是小功率产品出货，但是对我们公司来说，我们的大功率产品却超过小功率产品，出货量占比已经达到40%多。在应用场景上，除了消费电子外，我们在工业、光伏/储能、服务器等各个应用领域都已在不断的在挖掘客户的场景需求。比如说，在储能领域，我们拥有2000W的储能双向逆变器，目前市面上氮化镓方案的双向储能逆变设备我们的占有率目前是第一位。此外，我们还做了覆盖1000W-2000W功率段的微型逆变器，主要应用在欧美家储市场上，目前正在紧密部署，未来会大规模上量；而在服务器电源领域，目前3600W的算力电源我们已经实现了出货，由于整个行业刚开始起量，所以我们也处于出货量的爬升阶段；至于新能源汽车领域，我们有3000W车载双向DC-DC转换器等成熟的器件产品及方案，因为汽车这一块客户的验证的周期会更长，我们也还在推广的过程中。
值得重点提及的是，在氮化镓功率器件市场，目前650V的芯片已经越来越多，但是能够实现900V芯片研发并且在市场上批量应用的公司却相当稀缺。
凭借顶级的技术以及优良的产品，镓未来在2021年成功中标国家电网“900V高耐压GaN开关器件”智慧电表电源项目，并且在2022年公司的900V器件产品获得了国家电网的验证，目前相关产品已经开始逐渐导入，中国电网大量的存量电源模块预期将会给镓未来带来非常可观的收入。
在900V产品线上，镓未来目前已经有450 mΩ 和270 mΩ两大系列产品实现出货，该系列产品已经为公司营收贡献了大概10%多的比例。而在电网领域，我们是中国唯一一家获得国家电网认证并且批量给国家电网供货的氮化镓企业，应用场景包括集中采集器电源和融合终端电源等方面。而在三相电表上，目前用的是进口800V的功率器件，存在两个问题：一个是比较贵，另一个是供应可能会面临卡脖子的问题，未来这块也是我们氮化镓产品在电网领域非常有潜力的一个替代市场。
曾晨说。
氮化镓行业迎来发展甜蜜点，镓未来借势业绩连续实现翻倍增长
2022年以来，氮化镓厂商新品频发，行业并购、出货猛增等众多利好消息接踵而来，整个呈现出一片欣欣向荣的景象。
市场规模方面，根据Yole的数据，随着氮化镓在各个领域出货量的爆发式增长，功率 GaN 器件市场规模预计将从2022年的1.85亿美元增长到 2028年的20.4亿美元，2022-2028 年复合年增长率高达49%。
资料来源：Yole
而从主要玩家来看，根据技术路线的不同，市场的参与者主要可以分为E-mode GaN 产品（即增强型GaN）和 D-mode GaN 产品（即耗尽型GaN）两种。其中GaN Systems、EPC、GaN Power、英诺赛科、Navitas、英飞凌等采用的是E-Mode设计，而Transphorm、PI、TI、Nexperia、镓未来等采用的是D-Mode设计。
和GaN E-mode厂商相比，镓未来Cascode GaN 具有电路设计简单、一致性好、成本低、抗干扰强、覆盖功率范围广、损耗低、可靠性高等特点。在产品线上，我们是业内少有能够实现从5W到10000W功率段全部都能覆盖并且都有出货能力的公司。虽然市场上也有很多公司也在做大功率的产品，但是目前很少有向市场批量出货的，而大批量出货是检验公司品质最好的一个方式。
曾晨说道，
除了技术及产品线优势外，我们拥有行业内非常成熟的团队。不管是创始人吴毅锋博士带领的研发团队（曾两次创业成功: 1) Nitres[1997-2000] 被Cree收购,2) Transphorm [2008-2021] Nasdaq上市），还是运营团队及方案团队，我们都是世界顶尖级的。那么以我们领先的技术为基础，镓未来可以配合客户可以做很多的创新产品以及方案，这是我们区别于其他厂商的独特优势所在。
受下游众多应用场景陆续爆发的带动，目前氮化镓行业头部企业业绩开始呈现爆发式增长。其中，英诺赛科目前累计出货量已成功突破3亿颗，在2023年上半年销售额同比增长500%；纳微半导体在2023Q2季度营收同比增长110%，环比增长35%，在研客户项目增长30%，总量超过10亿美元，出货量也累计已经超过1亿颗；华润微预期2023年第三代半导体营收将较去年实现翻番，营收规模将突破亿元关口。
在行业内多家厂商业绩翻倍的背景下，氮化镓行业迎来发展甜蜜点，镓未来也不例外。
曾晨指出：
公司早在2021年公司就已经获得300万颗氮化镓快充芯片订单，在2022年公司再次拿下57万台650V/3.6kW器件的订单（=>3,000万只65W PD快充)。我们现在的在手订单非常多，整体而言近几年公司的收入都处于翻倍增长的高速成长态势。在氮化镓行业整体发展加速的带动下，预期公司今年营收还会实现翻倍增长。
作为行业内非常优质的投资标的，近年来镓未来相继完成了由珠海市科技天使基金、珠海市人才基金、顺为资本、高瓴创投、中芯聚源等知名投资机构参与的4轮累计金额超2亿元的融资，主要用于主要包括大功率应用场景新产品的研发、老产品的持续迭代升级以及900V的器件等产品的市场推广，以为公司的持续发展进一步赋能。
展望未来，曾晨表示：
这是中国半导体最好的十年，现在就是氮化镓的高光时刻。和Si相比，现在氮化镓的成本还比较高，不过，经过技术的不断迭代，预计到2025年左右氮化镓的成本将逐渐比Si还要便宜。到时价格降下来之后，氮化镓的出货量及渗透率还将得到更大规模的发展。未来，我们也将重点发力650V和900V两大品线，为把镓未来打造成为国际一流的氮化镓功率器件供应商不断奋进。
