GaN 电力电子器件方面典型应用市场是电源设备。由于结构中包含可以实现高速性能的异质结二维电子气,GaN 器件相比于 SiC 器件拥有更高的工作频率,加之可承受电压要低于 SiC 器件,所以 GaN 电力电子器件更适合高频率、小体积、成本敏感、功率要求低的电源领域,如轻量化的消费电子电源适配器、无人机用超轻电源、无线充电设备等。
GaN 电力电子器件增速最快的是快充市场。2018 年,世界第一家 GaN IC 厂商Navitas 和 Exagan 推出了带有集成 GaN 解决方案(GaNFast™)的 45W 快速充电电源适配器,此 45W 充电器与 Apple USB-C 充电器相比,两者功率相差不大,但是体积上完全是不同的级别,内置 GaN 充电器比苹果充电器体积减少 40%。目前来看,采用GaN 材料的快速充电器已成星火燎原之势,有望成为行业主流。 三、GaN 产业链梳理
典型的 GaN 射频器件的加工工艺主要包括外延生长-器件隔离-欧姆接触(制作源极、漏极)-氮化物钝化-栅极制作-场板制作-衬底减薄-衬底通孔等环节。
▲典型的 GaN 工艺流程
从专利角度看,住友电工是 RF GaN 器件的市场的领军者,但是相比于 Cree 仍然有不小差距。住友电工在专利方面目前有所放缓,而其他日本公司如富士通,东芝和三菱电机正在增加其专利申请,目前也拥有强大的专利组合。英特尔和 MACOM 目前是 RF GaN 领域最活跃申请专利的两家公司,尤其是 GaN-on-Silicon 技术,如今这两家公司在 RF GaN 专利领域拥有重要 IP。参与 RF GaN 市场的其他公司,如 Qorvo,Raytheon,Northrop Grumman,恩智浦/飞思卡尔和英飞凌,拥有一些关键专利,但知识产权地位仍然相对薄弱。
▲RF GaN 方面关键 IP 玩家
中国电子科技集团和西安电子科技大学在中国专利领域占主导地位,拥有针对微波和毫米波应用的 GaN 射频技术专利。中国公司 HiWafer 作为新兴的代工厂,也逐渐在 GaN专利方面占有一席之地。