关于GaN，这可能是迄今为止最专业的报告

在《Power GaN 2023》中，Yole Group提供了对当前氮化镓（GaN）功率电子市场的全面分析，并对未来几年的市场趋势进行了预测。报告指出，GaN技术因其在高频开关应用中的卓越性能，正在逐渐成为电力电子领域的关键技术。GaN功率器件因其高效率、小尺寸和高功率密度的特点，在消费电子快速充电器、汽车动力系统、电信基础设施以及工业应用中得到了广泛应用。报告详细分析了GaN市场的多个方面，包括市场规模、增长率、主要应用领域、技术发展、供应链结构以及主要参与者的战略动向。Yole Group预计，从2022年到2028年，GaN功率器件市场将以49%的复合年增长率增长，市场价值将达到20.4亿美元。这一增长得益于GaN技术在提高能效、减小系统尺寸以及降低总拥有成本方面的潜力。在技术趋势方面，报告探讨了GaN器件的不同制造工艺，包括GaN-on-Si和GaN-on-Sapphire技术，以及它们在不同应用中的性能和成本效益。此外，报告还分析了供应链中的关键参与者，包括晶圆供应商、代工厂、无晶圆厂半导体公司和集成设备制造商（IDMs），以及它们如何适应市场增长和技术创新的需求。报告还强调了GaN技术面临的挑战，包括与现有硅技术的竞争力、可靠性验证以及系统级集成的复杂性。Yole Group提供了对这些挑战的深入分析，并提出了行业如何应对这些挑战以实现GaN技术的商业化和市场渗透的建议。

以下是对报告内容进行的梳理总结

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1. 执行摘要

1.1. 市场概览功率氮化镓（Power GaN）技术作为半导体行业的新兴力量，正以其在效率、尺寸和性能方面的优势，逐渐渗透到各个应用领域。2023年，随着技术的成熟和市场需求的增长，Power GaN市场展现出强劲的增长势头。消费者快速充电器和适配器仍然是推动Power GaN增长的主要驱动力，而汽车和数据通信应用的增长预示着未来市场的新机遇。

1.2. 关键发现

• 消费者和移动市场：快速充电器和适配器的创新，如高功率（高达300W）和“全GaN”充电器，正推动市场向前发展。此外，智能手机中的过压保护（OVP）单元和家用电器的应用为Power GaN提供了新的增长点。
• 汽车和移动性市场：100V GaN设备已在汽车激光雷达（LIDAR）中得到应用，而GaN在汽车动力总成的采用已不再是“是否”的问题，而是“何时”的问题。预计GaN OBCs和DC-DC转换器将在2-3年内增长，随后是2028年之后的主要逆变器。
• 电信和基础设施市场：随着数据中心对更高效率标准的需求增加，GaN基于电源的解决方案已经出现，预计在未来3-4年内将大规模部署。

1.3. 预测概览

• 市场预测：预计到2028年，Power GaN设备市场将价值20.4亿美元，2022-2028年间的复合年增长率（CAGR）为49%。
• 应用领域预测：消费者和移动市场将占据总市场份额的64%以上，达到13亿美元，CAGR为44%。汽车和移动性市场预计将以110%的CAGR增长，到2028年市场价值将达到5.04亿美元。
• 技术趋势：随着技术的不断进步，预计Power GaN将在更高的电压（>1200V）和更集成的解决方案中实现创新，如使用IMEC的GaN-on-SOI或GaN-on-QST技术。

2. 市场背景与驱动因素

2.1. 功率氮化镓技术简介功率氮化镓（Power GaN）是一种宽禁带半导体材料，以其在高频、高效率和高温操作方面的卓越性能而受到重视。随着电力电子行业对更高能效和更紧凑设计的需求日益增长，Power GaN技术成为实现这些目标的关键因素。Power GaN设备在各种应用中提供了比传统硅技术更优异的性能，包括更快的开关速度、更高的功率密度和更低的系统成本。

2.2. 市场增长的主要驱动力市场增长的主要驱动力可以归结为以下几个关键因素：

2.2.1. 可持续性随着全球对减少碳足迹和提高能源效率的关注，Power GaN技术在实现更绿色、更高效的电力系统方面发挥着重要作用。Power GaN设备在减少能源消耗和降低CO2排放方面的潜力，使其成为推动可持续发展的重要技术之一。

2.2.2. 电气化电气化是另一个推动Power GaN市场增长的关键因素。随着电动汽车（EV）、混合动力汽车（HEV）和其他电动交通工具的普及，对高效电力转换和管理系统的需求不断增加。Power GaN技术在这些应用中提供了所需的性能和效率，支持了电气化趋势的发展。

2.2.3. 效率电力电子行业的一个核心目标是提高系统的整体效率。Power GaN技术通过提供更高的开关频率和更低的导通损耗，有助于提高电源转换效率。这不仅有助于降低运营成本，还有助于减少能源浪费，从而推动了市场对Power GaN技术的需求。

2.3. 功率氮化镓的应用领域Power GaN技术的应用领域广泛，包括但不限于以下几个主要市场：

2.3.1. 移动与消费电子在移动与消费电子市场中，Power GaN技术主要用于快速充电器和电源适配器，以及智能手机和笔记本电脑中的电源管理。随着对更快充电和更高效电源管理的需求增加，Power GaN在这一领域的应用不断增长。

2.3.2. 汽车与移动性汽车行业正经历着从传统内燃机向电动动力总成的转变。Power GaN技术在车载充电器（OBC）、DC-DC转换器和牵引逆变器中的应用，为电动汽车提供了更高的能效和更紧凑的设计。

2.3.3. 电信与基础设施随着数据流量的激增和5G技术的推广，电信基础设施对高效电源的需求也在增长。Power GaN技术在数据中心和电信基站的电源管理系统中提供了高效率和高功率密度的解决方案。

2.3.4. 工业应用在工业领域，Power GaN技术被用于电机驱动、工业电源和可再生能源系统，如太阳能光伏和储能系统。这些应用需要高效率和高可靠性的电力转换，Power GaN技术满足了这些要求。

2.3.5. 防御与航空在国防和航空领域，Power GaN技术因其在极端环境下的稳定性和高效率而被应用于各种军事和航空电子系统。

2.3.6. 医疗应用医疗设备对电源的稳定性和效率有着严格的要求。Power GaN技术在医疗成像、诊断设备和病人监护系统中提供了所需的性能。

3. 市场预测与趋势

3.1. 功率氮化镓市场规模预测随着技术的成熟和应用领域的扩展，功率氮化镓（Power GaN）市场正迎来快速增长。根据当前的市场动态和未来趋势，预计到2028年，全球Power GaN市场的价值将达到20.4亿美元，显示出2022年至2028年间49%的复合年增长率（CAGR）。这一增长受到消费者快速充电器和适配器、汽车和数据通信应用的强劲推动。

3.2. 按应用领域划分的市场预测功率氮化镓技术的应用正在多个领域扩展，每个领域都有其独特的市场预测和增长趋势。

3.2.1. 消费者与移动市场消费者和移动市场是功率氮化镓增长的主要驱动力。预计到2028年，这一市场部分将占总功率氮化镓设备市场的64%以上，达到13亿美元，显示出2022年至2028年间44%的复合年增长率。快速充电器和适配器的创新，如高功率（高达300W）和“全GaN”充电器，正推动这一市场的增长。

3.2.2. 汽车与移动性市场汽车和移动性市场预计在未来五年内将成为功率氮化镓市场的重要增长引擎。预计到2028年，市场价值将达到5.04亿美元，显示出2022年至2028年间110%的复合年增长率。这一增长受到汽车激光雷达（LIDAR）、车载充电器（OBC）和DC-DC转换器等应用的推动。

3.2.3. 电信与基础设施市场随着数据中心对更高效率标准的需求增加，预计电信和基础设施市场将成为功率氮化镓市场的另一个增长引擎。预计到2028年，市场价值将达到1.122亿美元，显示出2022年至2028年间50%的复合年增长率。这一增长受到超过3kW的GaN基电源供应和正在开发的中间总线转换器（IBCs）的推动。

3.2.4. 工业与能源市场工业和能源市场预计到2028年将达到3.033亿美元，显示出2022年至2028年间50%的复合年增长率。这一市场的增长受到工厂自动化和光伏（PV）应用中对高效电机驱动和电源转换需求的推动。

3.2.5. 防御与航空市场防御和航空市场预计到2028年将达到3.35亿美元，显示出2022年至2028年间24%的复合年增长率。这一市场的增长受到低地球轨道（LEO）卫星和航空电子应用中对高可靠性和高性能电源解决方案的需求推动。

3.3. 市场增长的关键因素分析市场增长的关键因素包括技术创新、供应链发展和竞争格局的变化。

3.3.1. 技术创新技术创新是推动功率氮化镓市场增长的关键因素。随着技术的进步，功率氮化镓设备的性能和可靠性不断提高，同时成本也在降低，这使得它们在各种应用中的吸引力增加。

3.3.2. 供应链发展供应链的发展对于满足市场增长的需求至关重要。随着市场的扩大，供应链的各个环节，包括外延片生产、器件制造和封装，都需要相应的扩展和优化，以确保供应的稳定性和成本效益。

3.3.3. 竞争格局随着市场的成熟，竞争格局也在不断变化。新进入者和现有参与者之间的竞争加剧，推动了技术创新和市场策略的调整。此外，行业内的合作和并购活动也对竞争格局产生了影响。

4. 技术趋势与创新

4.1. 功率氮化镓器件技术进展功率氮化镓（Power GaN）器件技术正在经历快速的创新和发展，以满足市场对高性能、高效率和高可靠性的需求。

4.1.1. D模式与E模式GaN设备市场上存在两种主要的GaN设备操作模式：耗尽模式（D-mode）和增强模式（E-mode）。D模式GaN设备是固有的，需要负的阈值电压来关闭晶体管，而E模式GaN设备则是常闭的，具有正的阈值电压。为了实现通常关闭操作，不同的方法被应用于D模式GaN设备，如与硅MOSFET的级联。E模式技术则需要复杂的结构和工艺，如栅极凹槽技术或金属或介质栅极。

4.1.2. 电压等级的多样化通过改变外延层的厚度和器件设计，可以实现从15V到1200V的电压等级。EPC、Innoscience和GaN Systems是低电压（<200V）设备的主要供应商。大多数设备是600V-750V，主要针对电源应用。

4.1.3. 封装技术的创新多种封装解决方案适用于Power GaN设备，包括TO、TOLL、SMD（DFN、QFN）、嵌入式芯片封装和WLCSP。随着市场的发展，GaN玩家越来越多地提供引脚对引脚兼容的设备，以满足最终用户对某些应用的多源采购需求。

4.2. 制造工艺与集成制造工艺的兼容性和集成水平是Power GaN技术发展的关键。

4.2.1. 与CMOS生产线的兼容性为了确保与CMOS生产线的兼容性，需要考虑设计规则的对齐、材料兼容性、共享设备和基础设施以及工艺窗口兼容性。这包括光刻工具的光学调整、处理工具以适应更厚的GaN-on-Si与CMOS硅片，以及针对GaN材料调整刻蚀工具的化学和工艺。

4.2.2. 高电压器件的制造挑战随着向更高击穿电压（>1200V）的Power GaN器件的发展，如垂直GaN-on-GaN技术，以及通过使用电隔离衬底（如IMEC的GaN-on-SOI或GaN-on-QST）实现更高程度的单片集成，制造工艺面临新的挑战。

4.3. 可靠性与标准随着Power GaN技术的成熟，对其可靠性的评估和标准化变得尤为重要。

4.3.1. JEDEC与AEC-Q101标准JEDEC标准为GaN可靠性提供了保证，而AEC-Q101标准则为汽车应用中的离散半导体设定了资格要求。随着技术的发展，一些GaN玩家正在增加额外的测试和措施，即所谓的“超越JEDEC”/JEP测试。

4.3.2. 超越标准测试的可靠性评估为了确保GaN HEMT的可靠性，除了遵循JEDEC标准外，还需要进行额外的测试和评估。这些测试包括动态导通电阻测试、高温操作寿命测试（DHTOL）和开关加速寿命测试（SALT）等。