GaN功率半导体的2023预测

GaN Systems 对 2023 年做出了预测，涵盖功率半导体的供应链，以增加数据中心和电动汽车的可持续性法规。

“我们正处于功率 GaN 技术的转折点，”该公司表示。

随着电气化大趋势的强劲势头和越来越多的包含半导体的产品，经济的赢家和输家将主要取决于那些能够更好地管理其供应链的人，这些供应链不仅能够为企业和消费者生产现有商品 - 而且在不久的将来创新之火。

供应链提振

GaN Systems 预测，到 2023 年，全球半导体供应链将致力于在工程设计和制造方面发展美国和欧洲的大量业务。

在美国，这意味着接受国家战略半导体政策——而不是政治上的便利。CHIPS 和科学法案有望在未来四年内促进美国半导体行业的地域多元化。以 527 亿美元的赠款、贷款和税收抵免形式存在的巨大经济实力将推动对设计、制造和制造设施的投资。大型芯片制造商在美国建造的每个新制造工厂将获得高达 2.5 至 30 亿美元的资金

为了加速下一代芯片的设计和生产，《欧盟芯片法》中的广泛投资计划将侧重于提高生产能力以及提高识别和应对半导体供应危机的能力。最重要的是，《欧盟芯片法》旨在加强欧洲的研究和技术领导地位，包括实现长期经济和社会目标所需的能力、能力和控制。

半导体封装将在短期内解决，在越南和印度增加工厂。很大一部分半导体晶圆制造将留在台湾（68% 的半导体和 90% 的先进芯片）。随着欧洲、加拿大和美国几年来的制造扩张，这将继续使半导体行业面临区域“单一来源”的脆弱性。

可持续性

可持续性和盈利能力将是企业成功的双重驱动力。例如，使用 GaN 半导体将通过提高数据中心的数据密度来增加收入，还有助于满足产品和运营的可持续性指标。

大规模推广可再生能源大规模收集、储存和使用技术的压力将会增加。按需太阳能发电系统将需要更节能的电源逆变器、DC-DC 转换器和能量密集型存储。

“在 2023 年及以后，我们预测 GaN 需求将自然加速，以确保更可持续的未来。GaN 功率半导体旨在通过利用高开关速度和低导通电阻来节约能源和使设备小型化，”它说。

数据中心

随着数据中心每三到五年更新一次硬件，加上生效的欧盟生态设计 Lot 9 效率监管要求，GaN 将有机会在机架式电源和服务器中的独立冗余电源中取代硅. 这种使用 GaN 电源的服务器升级和服务器机架扩建将由英特尔和惠普等 OEM 的创新工作引领 更多服务器和机架电源公司将采用 GaN 并使 GaN 成为行业“标准” .

科技巨头的新标准将加速电源向更高效率和更小外形尺寸的转变。开放计算机项目 (OCP) 的 M-CRPS 标准将使服务器电源的尺寸减小 30%。传统的硅 MOSFET 很难达到此标准，而 GaN 在这方面表现出色。此外，许多以超大规模计算为目标的 OCP 设计对非常高的能源效率的需求越来越大，而 GaN 最能提供这一特性。

对电源的需求将增加 GaN 的使用，以通过其较低的开关和传导损耗特性来提高效率，并通过在比替代技术更高的频率下工作来提高功率密度。体积更小、效率更高的基于 GaN 的电源可直接降低数据中心的电费，并间接降低冷却系统成本。

电动汽车

2022-2023 年汽车平台设计阶段的高性能 GaN 解决方案将在 2025-2026 年成为主流，提供成本更低、能效更高的电源解决方案。

越来越多的原始设备制造商开始使用 GaN 进行生产，这将在 2023 年加速。随着更多 400V 系统设计的重要性上升以及用于 800V 系统的多级 GaN 解决方案得到验证，GaN 半导体公司将开始看到他们在 EV 设计中的份额增加。该公司还指出竞争性碳化硅 (SiC) 技术正面临持续的材料短缺、产量挑战和成本问题，尽管这受到了 SiC 供应商的挑战。

消费类电子产品

从流行的 45W 和 65W 充电器到不断增长的具有单端口和多端口变化的更高功率的 100-180W 充电器市场，GaN 已经在消费类充电器设计中取得了重大进展

对于音频，新的 D 类音频系统设计将随着 GaN 产品“构建模块”的采用而加速，这使各个市场的音频系统设计人员能够混合和匹配设计并最大限度地提高其特定应用的性能。

家电、大屏幕电视、电动自行车和电动工具等新应用领域的增长将源于公司对 GaN 在消费电子领域的主流地位和价值的认可，以及他们对基于 GaN 的系统设计的验证。这些市场中的创新 GaN 驱动产品将在 2023-2024 年进入消费市场。

GaN Systems 首席执行官 Jim Witham 表示：“随着全球公司继续面临推动盈利能力和可持续性发展的压力，GaN 技术变得更加重要。” “尽管过去三年全球经济和地缘政治面临重大逆风，但 GaN 现在被公认为是一种广泛采用的技术，预计到 2027 年将达到 20 亿美元，这主要得益于消费电子、汽车应用、数据中心以及工业和电气领域的使用不断增加车辆。因此，公司将继续加快提高能源效率的承诺，我们将看到盈利能力和可持续性推动 60 亿美元的 GaN 增长。”

来源：半导体行业观察