全面解析PD快充GaN电力电子

一、GaN电力电子器件在PD快充领域取得实质应用

4月24日晚，罗永浩老师向百万粉丝推荐倍思GaN PD快充，累积观看突破1000万人，并在 2 小时创下了 10000 笔成交，GaN PD快充已经走进了大众消费者。

图1 罗永浩带货GaN快充

GaN电力电子器件具有高开关频率、高能量密度和高能量转换效率的特点，能够使GaN PD快充实现更高功率、更小体积和更高转化效率，对于消费者而言能更加方便携带以及充电更快，将成为充电器升级的重要方向。

GaN快充已经成为华为、小米、oppo等国产手机新的卖点。目前，华为、小米，OPPO、魅族等7家手机品牌和洛克、京东京造、倍思等17家电商品牌分别推出了GaN PD快充产品，GaN电力电子器件在PD快充领域取得初步渗透。随着 GaN 技术的革新升级，性能及成本优势加持下，GaN 未来有望成为主流快充技术。

表1 部分品牌推出GaN PD快充产品

资料来源：充电头网，CSA Research

应用于PD快充的GaN 电力电子器件量产厂家主要包括PI、Navitas和英诺赛科，其中英诺赛科和华为是较早家进入供应链的国内企业。典型产品性能：PI SC1936C/SC1936C GaN芯片，击穿电压650V；纳微NV6115芯片，击穿电压650V，导通电阻170mΩ；纳微NV6117芯片，击穿电压650V，导通电阻120mΩ；英诺赛科INN650D02芯片，击穿电压650V，导通电阻200mΩ。

表2 PD快充的GaN 电力电子器件量产厂家

资料来源：充电头网，CSA Research

二、GaN电力电子器件在PD快充领域市场规模预测

我们预计2020年全球PD快充市场GaN电力电子器件市场规模达到1.79亿元，2025年71.45亿元，5年CAGR高达109.1%；2020年国内PD快充市场GaN电力电子器件市场规模达到0.94亿元，2025年38.92亿元，5年CAGR高达110.8%。另外，如果笔记本电脑、平板电脑、轻混电动汽车等都采用GaN快充，市场空间有望更大。

图2 PD快充市场GaN电力电子器件市场规模（亿元）

数据来源：CSA Research

根据Yole预测，2020-2023年GaN快充市场增速将达到55%，2023年GaN器件快充市场规模将达4.2亿美元，与我们预测的2023年全球PD快充市场GaN电力电子器件市场规模31.69亿元结果较为一致。

就整个消费电子行业的情况来看，GaN已经在全球主流的消费电子厂商中得到了关注和投入，GaN也正在伴随充电器快速爆发。综合性能和成本两个方面，GaN也有望在未来成为消费电子领域快充器件的主流选择。

三、国内GaN电力电子产业发展迅速

1.产业链条较为完整，IDM为主

目前国内已有超过40家GaN材料和器件生产企业，从上游衬底（衬底材料类型包括GaN、SiC 、Si以及蓝宝石）、GaN外延材料的制备，中游器件设计、制造、封测到下游的应用，产业链基本形成。国内GaN衬底的领军企业主要是苏州纳维和中镓半导体，电力电子器件的GaN外延材料生产企业主要是苏州晶湛半导体、苏州汉骅等；GaN电力电子器件的企业都是主要以IDM模式为主，代表企业有英诺赛科、华润微电子、耐威科技、士兰微、大连芯冠、海特高新以及江苏能华等。

图3 国内GaN电力电子器件产业链

资料来源：CSA Research

2.产业布局步伐加速，投资热度高涨

随着GaN在电力电子和微波射频领域快速渗透，GaN迎来了全国范围内大规模布局。据CSA Research统计，2020年1-4月份，中鸿新晶第三代半导体产业集群项目、天和通讯第三代半导体基地、聚能晶源（青岛）氮化镓产业化生产线等国内GaN相关项目相继落地，涉及金额高达350亿元，GaN产业布局进一步深化。国内主要GaN电力电子器件生产企业布局情况如表3所示。

表3 部分国内企业布局情况

资料来源：公司年报，CSA Research

四、存在问题及建议

1.企业规模较小，与国际巨头相比差距明显

从整体看，国内第三代半导体企业与国际领先企业依然存在明显差距。规模方面，国内GaN电力电子企业基本为初创企业，规模较小，技术和人才储备不足，造成与国际同类产品竞争中处于劣势地位；技术和产品方面，良率、质量稳定性方面不足；市场方面，国内企业话语权较小，目前仅有英诺赛科和华为进入PD快充供应链。

鼓励英诺赛科、三安集成、海威华芯、华润微电子、士兰微等国内第三代半导体龙头企业积极利用自身优势，通过合理并购，整合国内外产业链上下游资源，补齐发展短板，对标Cree和Qorvo，向世界一流企业迈进。

2.技术还不成熟，可靠性还需长时间验证

PD快充市场是GaN电力电子器件最先取得渗透、增长最快的市场，但是，目前中国氮化镓功率应用市场还处于起步阶段，市场对于氮化镓的认识还不够，相对于成熟的Si而言，GaN产业链目前并不成熟，价格偏高，可靠性、成本等各方面都不具压倒性优势。随着硅基氮化镓成本的降低以及可靠性的大幅提高，采用氮化镓材料的快充充电器或将成为行业的主流。

GaN快充市场已经爆发，价格是消费类电子产品的核心竞争力，GaN电力电子生产企业需加强研发投入，进一步改善生产工艺，提升良率，降低生产成本；需进一步加强高频开关电路设计、热管理和EMI，提升客户应用体验；GaN电力电子器件在快充领域的应用刚刚开启，面临质量稳定性和安全性等方面的问题，国内产业链企业还需加强合作，推动GaN电力电子器件在PD快充应用中不断试错和改进。