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GaN,生变

2025-12-19 09:44

本文来自格隆汇专栏:半导体行业观察 作者:L晨光

在半导体市场,氮化镓(GaN)作为第三代半导体的核心材料,凭借宽禁带特性、高电子迁移率以及卓越的耐高温、耐高压性能,近年来被视作通信、新能源、消费电子等众多领域的终极解决方案,引得全球半导体巨头纷纷重兵布局,展开了一场激烈的军备竞赛。

不过,近段时间以来,GaN行业却频现关键转折,仿佛一夜之间,风向突变。

恩智浦毅然决定关闭美国亚利桑那州6英寸ECHO晶圆厂,全面退出基于GaN的5G功率放大器(PA)市场;代工巨头台积电也在早些时候宣布在2027年7月前内逐步退出GaN代工业务,就连Wolfspeed也将旗下GaN业务打包出售...,这些国际巨头的接连撤退,无疑给火热的GaN市场浇下一盆冷水,不安的市场情绪持续蔓延。

但从另一方面来看,在上述巨头们收缩战线的同时,英飞凌、德州仪器、安森美、意法半导体、瑞萨电子等国外大厂,以及英诺赛科、三安、士兰微、芯联集成等国内相关企业,仍在迅猛扩张,相继加大在GaN领域的投入,投资项目与规划层出不穷。

一边是巨头相继退场,一边是企业积极布局,GaN市场正上演一场极具戏剧性的“冰与火之歌”。

这种鲜明反差与双重叙事的表象之下,实则是市场需求、商业逻辑、技术路线与成本控制的深层博弈。而巨头的集体退场究竟释放出怎样的行业信号?GaN赛道是否已开启差异化竞争新格局?代工模式与IDM路线的博弈又将走向何方?行业加速洗牌下,如何探寻GaN赛道未来发展路径?...

这一切,都需从这场“冰与火交织”的动态中寻找答案。

巨头退场释放哪些信号?

表面上的撤退,实则是产业内在逻辑发生深刻转变的外在体现。

5G基站退潮,恩智浦离场

退场的关键原因,是前期被寄予厚望的市场需求未能如期爆发。

以恩智浦聚焦的5G基站射频市场为例,其位于美国亚利桑那州钱德勒的ECHO晶圆厂,于2020年9月投产,彼时正值全球5G部署的热潮。恩智浦将其定位为当时最先进的同类工厂,专为生产高效率、高功率密度的GaN PA芯片而建,试图以GaN技术延续其4G时代的优势,取代传统LDMOS技术成为5G基站的新“黄金标准”。

然而,仅仅5年多后,这座曾承载雄心的晶圆厂宣布将在2027年第一季度完成最后一片晶圆的生产。恩智浦坦言,做出这一艰难决定的核心原因在于“5G市场持续低迷”——全球移动运营商因投资回报率偏低,大幅放缓了5G基站建设节奏,实际部署数量远低于最初预期。

据Omdia数据显示,5G设备收入已从2022年的450亿美元连续两年下滑,2023年和2024年各减少50亿美元。需求疲软直接对产业链上游带来明显冲击,爱立信与诺基亚近年来裁员超数万人,而恩智浦的通信基础设施相关业务营收也在2023年下滑近20%,2024年前三季度再跌25%。

此外,技术策略滞后、未能及时跟上5G大规模MIMO和高频趋势,也是恩智浦在此落败的重要因素,市场被竞争对手逐渐蚕食。

此次退场是恩智浦的战略改变,将资源转向汽车电子、物联网安全等增长领域。这也意味着这家老牌厂商彻底告别了射频功率这一曾经的核心优势领域。

不过,恩智浦的退出或将给5G供应链带来冲击。其全面停产后,爱立信、诺基亚等设备商的元器件选择范围收窄,供应链多样性受损。有行业专家警告,使用恩智浦芯片的厂商需立即启动替代方案评估,短期内PA芯片或面临供应紧张与价格上涨。

台积电:GaN代工,不够赚钱

台积电宣布将于2027年关闭GaN代工产线时,整个行业为之震惊。

实际上,早在2020年,台积电就宣布,要与意法半导体合作加速GaN制程的开发。通过此次合作,意法半导体采用了台积电的GaN制程来生产其GaN产品;台积电还与纳微半导体合作,纳微半导体专有的GaN工艺设计套件(PDK)就是基于台积电的硅基GaN平台开发的;罗姆也将其650V耐压产品全面委托台积电代工生产。

在GaN产能方面,2023年台积电已占据全球GaN晶圆代工40%的市场份额,与德国X-Fab、中国台湾汉磊形成“一超两强”的格局,成为硅基GaN技术路线产业化的关键推动者。

在市场广阔、订单丰富的情况下,台积电取消GaN生产线的决策似乎是一个令人费解的决策。然而,深入探究便会发现,这一决策背后是台积电对毛利率的严苛要求。

众所周知,台积电向来以追求高利润著称,其商业模式建立在先进制程技术和高附加值产品之上,低于50%的毛利率业务很难契合其战略定位。在GaN芯片制造领域,尽管市场需求不断攀升,但GaN代工订单规模小、利润薄;再加上大陆厂商凭借低成本优势,迅速在市场中崛起,以低价策略吸引了大量对价格敏感的客户,使得台积电的高价产品在市场竞争中逐渐失去优势。

在这种激烈的市场竞争环境下,台积电难以维持其期望的高毛利率。因此,面对有限的产能资源,台积电为了追求更高的利润回报,选择将宝贵的产能转移至AI芯片、先进制程等需求更为旺盛,利润更为丰厚的领域。

从这个角度来看,台积电关闭GaN代工产线,是其基于自身战略和经济利益考量,对产能资源进行的一次高效配置,确保公司在半导体市场的持续领先地位和盈利能力。

台积电的“退场”,让众多依赖其代工的GaN厂商陷入了窘境。其中,纳微半导体作为重要的GaN芯片企业,为了确保自身业务的连续性和稳定性,迅速宣布与力积电达成了战略合作协议。

意法半导体则是本身具备一定的IDM能力,拥有自己的芯片制造工厂。面对此次变局,意法半导体一方面可能会加大自身工厂在GaN生产方面的投入,提升内部产能;另一方面,也不排除与其他外部代工合作伙伴建立新的合作关系,以确保产品供应的稳定性。

罗姆选择加强与现有合作伙伴的深度协作,共同优化现有代工流程,提升产能效率。同时也在积极探索新的代工资源。

Wolfspeed:卖掉GaN,All in SiC

Wolfspeed以1.25亿美元的低价出售GaN射频业务,这一交易背后折射出其在复杂市场环境下的艰难抉择和战略考量。

近年来,SiC市场竞争异常激烈,中国厂商凭借成本优势迅速崛起,使得Wolfspeed在SiC衬底领域的市占率大幅下滑,从2022年的62%暴跌至2024年的33.7%。与此同时,全球电动车市场需求出现疲软态势,这对专注于为电动车提供SiC功率器件的Wolfspeed来说,无疑是雪上加霜。

在这种严峻的市场形势下,Wolfspeed意识到必须集中所有资源和精力,全力投入到SiC主业中,才能在激烈的市场竞争中求得生存和发展机会。而GaN射频业务虽然具有一定的技术优势和市场基础,但与其核心业务SiC相比,重要性和发展潜力相对较弱。

因此,为了给SiC业务输血,Wolfspeed果断做出了出售GaN射频业务的决策,将所有赌注都押在了SiC这一未来增长引擎上。不过,这种“孤注一掷”的策略也伴随着巨大风险,若SiC市场需求不及预期,或技术路线出现替代,Wolfspeed可能陷入更加被动的局面。

GaN,市场格局生变

GaN市场的竞争焦点,已从单纯的技术先进性比拼,转向对高潜力市场的精准判断、强大的工程化能力与盈利模式的综合考验。

然而,市场的寒意并未蔓延至所有领域,在巨头们纷纷退场的同时,仍有许多企业坚定地看好GaN市场的发展前景,选择在这片充满挑战与机遇的领域中继续深耕,它们的布局思路和发展策略各不相同,共同构成了GaN市场多元化、差异化的竞争格局。

IDM巨头:差异化进击,加码中国市场

英飞凌、意法半导体、安森美、德州仪器、瑞萨电子等IDM行业大厂,凭借着深厚的技术积累、完善的产业链布局和强大的市场渠道,在GaN领域展开了差异化竞争,纷纷加大研发投入,不断推出高性能、高可靠性的GaN产品,抢占高端市场份额。

例如,英飞凌凭借其强大的IDM模式,正在推进其在300毫米(12英寸)晶圆上的可扩展GaN生产,首批客户样品计划于今年第四季度发货。据悉,英飞凌是业内首家在其现有量产基础设施内成功开发300毫米GaN功率晶圆技术的半导体制造商。在300毫米晶圆上生产芯片在技术上比在200毫米晶圆上生产芯片更先进,且效率更高。此外,英飞凌通过收购GaN Systems,迅速整合其技术和市场资源,在GaN功率器件领域取得了显著进展,产品广泛应用于新能源汽车、工业电源等领域。

2025年,英飞凌还投资了50亿欧元的居林第三工厂启动扩建,重点生产8英寸GaN和SiC晶圆,试图确立“硅+碳化硅+氮化镓”的全能霸权,在AI数据中心急需的钛金级电源市场构筑防线。

瑞萨电子则放弃SiC业务、投身GaN,通过收购Transphorm快速强化GaN布局。目前已推出第4.5代650V GaN器件,先以30mΩ规格切入2kW-7.5kW大功率市场(数据中心、储能、电动车充电等),后续将推出22mΩ适配AI服务器电源,并规划第5、6代技术平台;同时布局65V-150V低压E-mode系列,瞄准服务器DC-DC电路,兼顾小功率市场需求。同时,瑞萨积极推进晶圆产线从6英寸向8英寸升级,与美国Polar Semi合作车规级8英寸制造,结合多地点外延生产,提升产能与成本竞争力,致力于构建“GaN+IC”系统级方案,整合嵌入式处理、驱动、控制器等产品,提供从AC-DC到DC-DC的全链路解决方案,精准覆盖高压、低压多场景需求。

在技术研发方面,这些巨头持续投入,不断优化 GaN 器件的性能,提高其效率、可靠性和稳定性,以保持技术领先地位。例如,德州仪器造在2024年就在日本会津工厂量产GaN器件,并利用达拉斯总部12英寸产线进行GaN试点,一旦成功导入,将使成本呈指数级下降,从而在市场竞争中占据有利地位。

同时,这些海外巨头也敏锐地察觉到了中国市场的巨大潜力,纷纷加强与中国企业的合作。

近日,安森美宣布与英诺赛科达成深度合作,双方将依托英诺赛科领先的8英寸硅基GaN工艺平台,联合开发下一代高效功率器件,进一步提升在全球GaN市场的影响力和竞争力。

意法半导体则在今年3月就已与英诺赛科签署了全球GaN技术联合开发与制造协议,双方将充分发挥各自优势,旨在未来几年内共同推动该技术在消费电子、数据中心、汽车、工业电源系统等领域得到广泛应用,提升GaN功率解决方案的竞争力和供应链韧性。协议还约定,英诺赛科可借助意法半导体在中国以外地区的前端制造产能生产其GaN晶圆,而意法半导体也可借助英诺赛科在中国的前端制造产能生产其自有的GaN晶圆,实现产能互补。

不难理解,中国作为全球最大的半导体消费市场,在数据中心、新能源汽车、5G通信、消费电子等领域都有着庞大的市场需求,为GaN技术的应用提供了广阔的空间。通过与中国企业合作,海外IDM巨头们不仅能够更好地满足中国市场的需求,还能够借助中国企业的本土优势,降低成本、提高效率,进一步提升其产品在全球市场的竞争力。

此外,GlobalFoundries、X-FAB 、Vanguard等海外厂商也在积极扩充GaN产能。与此同时,三星也计划于2026年发布GaN产品。随着产业发展,全球厂商纷纷加快布局,力求在下一阶段的GaN竞争中抢占先机。

中国GaN,加速突围

在GaN市场的竞争中,中国厂商也展现出了强大的实力和独特的发展路径。

目前,英诺赛科是全球最大的8英寸GaN IDM厂商,现有晶圆产能为1.3万片/月,预计到2027年将达到每月7.2万片,且累计出货已突破15亿颗,良率超95%。据相关数据统计,英诺赛科在全球氮化镓功率半导体市场份额排名第一,市占率达42.4%。同时,英诺赛科还通过与宁德时代、英伟达、安森美等行业巨头的紧密合作,不仅确保了产品的市场需求,还在技术研发和应用创新方面取得了显著进展,加速产品的产业化进程。

除此之外,三安光电、华润微、士兰微、闻泰科技、能华半导体等一众本土IDM厂商,同样在GaN赛道持续加码、深度布局。这些企业依托垂直整合优势,一边推进产线迭代升级——从6英寸规模化量产稳步向8英寸产线突破,不断提升外延生长良率与芯片制造效率;一边聚焦技术攻坚,在衬底材料优化、高压大功率器件设计、车规级可靠性验证等核心环节持续投入,陆续实现消费电子快充、工业电源、新能源汽车辅助驾驶等多场景产品落地。

同时,国内IDM厂商还通过产能扩张、供应链协同与下游客户深度绑定,持续完善从材料、芯片到封装测试的全产业链布局,成为推动国内GaN产业规模化发展、加速国产替代进程的核心力量。

除了IDM企业,Fabless与代工厂的协同创新模式也是国内GaN领域的重要一环。

例如,元芯半导体、润新微、氮矽科技等企业则专注于技术差异化竞争,通过不断创新,突破集成化GaN功率芯片、驱动芯片、D-Mode技术等关键技术瓶颈,更主动与代工厂开展 需求前置、联合研发,推动工艺参数优化与产线适配,让技术创新能够快速落地为量产产品。

代工方面,芯联集成、华虹、赛微电子、士兰微、新微半导体等依托各自优势平台和制造经验,形成互补性工艺矩阵,在GaN技术研发、产品质量和市场拓展方面取得了重要突破。

值得关注的是,台积电退出GaN代工赛道后,国内代工厂不仅迅速承接部分溢出订单,更借机加速工艺迭代与产线升级——与Fabless厂商形成工艺共建、产能互保的良性循环,通过产线优化、良率提升降低制造成本,反哺Fabless产品的性价比优势。与此同时,格芯、力积电等国际代工厂承接的部分溢出订单,也通过与国内Fabless的合作,进一步完善了全球供应链的稳定性。

综合来看,这种“前端创新+后端制造”的深度协同,让国内GaN产业在规模扩张与成本控制上形成了独特优势,即Fabless专注核心技术与市场开拓,代工厂聚焦工艺升级与产能保障,二者协同推动国产GaN器件从消费电子快充向车规级、工业级、储能级等高端场景渗透。

如今,国内已构建起从芯片设计、晶圆代工到封装测试的完整协同生态,不仅支撑了国产GaN产业的持续迭代,更在全球供应链重构中抢占了关键位置,成为驱动全球GaN产业高质量发展的重要力量。

射频GaN式微?

功率GaN迎来“黄金时代”

仔细观察巨头退场和企业加码的领域,我们会发现一个有趣的现象:巨头们退场的多是射频GaN领域,而持续加码的则大部分集中在功率GaN市场。

这背后有着深刻的市场原因和产业驱动力,恩智浦的战略决策则为此提供了有力佐证。

上文提到,随着5G基站建设的放缓,射频GaN在通信领域的需求受挫。而在通信领域之外,射频GaN的应用场景相对有限,难以形成大规模的市场需求,导致企业在该领域的投资回报不佳。

同时,射频GaN技术的研发和生产成本较高,市场竞争激烈,盈利能力不足,使得投资者对这一领域的热情逐渐降温,缺少投资动力。

与此形成鲜明对比的是,功率GaN市场则迎来了“黄金时代”。新能源汽车、数据中心、人形机器人等新兴产业的快速发展,对高效、高功率密度的电源管理解决方案提出了迫切需求,而功率GaN正好能够满足这些需求。

在新能源汽车领域,GaN功率器件可应用于车载充电器(OBC)、DC-DC转换器和电机驱动系统等,能够显著提高系统效率、减轻重量、缩小体积;在数据中心,GaN功率器件可用于服务器电源、不间断电源等,有助于降低能源消耗、提高数据中心的运营效率;在人形机器人领域,GaN功率器件可用于关节驱动、电源管理等,能够提升机器人的性能和响应速度。

这些新兴产业的蓬勃发展,为功率GaN市场带来了巨大的发展机遇,推动了GaN从通信领域向功率电子迁移。

Yole Group在Power GaN 2025报告中指出,功率GaN器件市场正以惊人的速度增长,从2024年的3.55亿美元增长到2030年的约30亿美元,复合年增长率高达42%,未来六年将实现六倍增长。

在这种市场需求转移的背景下,企业纷纷调整战略,顺应市场变化。恩智浦在退出GaN 5G PA业务后,将资源集中于汽车电子领域,加大对汽车用GaN功率器件的研发和生产;台积电在关闭GaN代工产线的同时,也在积极探索将GaN技术应用于AI芯片配套电源,以满足人工智能领域对高效电源的需求。

这种市场导向下的产业资源再分配,进一步促进了功率GaN市场的发展,使其成为GaN行业未来发展的重要方向。巨头的调整,本质上是企业战略层面的聚焦与取舍。对于恩智浦、台积电这样的半导体巨头而言,退出的根本逻辑在于资源的优化配置,当某项业务在其庞大体系内贡献占比小、增长受限且面临激烈竞争时,将资源从增长放缓的旧场景,向这些爆发在即的新场景进行重新配置就成为集中资源的理性选择。巨头的战略收缩,客观上也为其他专注者腾出了市场空间和机遇。

这场退与进的博弈,清晰地勾勒出了GaN产业格局重塑的轨迹。

代工与IDM路线之争?

长期以来,代工(Fabless+Foundry)与IDM两种模式在GaN产业的发展进程中共存,各自展现出独特的优势和挑战,引发了业界对于未来发展路线的深入思考。

尤其在当前GaN行业的重塑过程中,其“代工模式”与“IDM模式”的技术路线之争又再次重新搬到台前。

代工模式下,Fabless厂商专注于芯片设计与应用创新,将制造环节外包给专业的代工厂,这种分工模式使得企业能够快速进入市场,降低了前期的资本投入门槛。以纳微半导体为代表的Fabless企业,借助台积电、力积电等代工厂的先进制程和规模生产能力,能够高效地将研发成果转化为产品推向市场,快速响应市场需求变化。

然而,这种模式也存在明显的弊端。代工厂往往同时服务众多客户,工艺的通用性导致难以针对特定客户需求进行深度定制,使得Fabless厂商在产品差异化竞争上受限。而且,一旦代工厂的产能、工艺或战略发生变动,如台积电退出GaN代工业务,Fabless厂商将面临供应链中断、转单成本高昂等风险,严重影响企业的稳定发展。

相比之下,IDM模式集设计、制造、封装测试等全产业链环节于一身,具有更强的垂直整合能力。以英飞凌、英诺赛科为代表的IDM企业,能够对产品从设计到生产的每一个环节进行严格把控,实现工艺与器件设计的深度协同优化,从而提升产品性能和可靠性。同时,IDM 模式在大规模量产时能够更好地控制成本,通过内部资源的高效调配,实现规模经济。

不过,IDM模式的建立需要巨额的资金投入和长期的技术积累,建设和维护一条完整的产业链对企业的资金、技术和管理能力都提出了极高的要求,这也限制了许多中小企业进入该领域。

英诺赛科董事长骆薇薇对此表示,GaN晶圆并不适合代工模式,传统的半导体功率器件结构相对简单,并没有太多代工需求,这种模式无法提供足够的投资回报率,并且与客户之间缺乏足够的共享和合作。GaN器件需要与设计、应用深度协同,通过IDM模式直接对接市场,能够更好地满足市场需求,实现技术与市场的紧密结合。

而台积电作为专业的晶圆代工厂商,其代工模式在GaN产业中面临着诸多挑战,难以充分发挥其优势。另一方面,该领域对成本极其敏感,而代工模式在追求极致成本控制方面往往不及IDM模式灵活。

台积电的退出,再次突显了传统晶圆代工模式在进军GaN功率半导体领域时面临的挑战。

对于技术路线未来走势展望,有行业专家认为,随着GaN技术在各领域的应用不断深化,对产品性能、成本和定制化服务的要求将越来越高。从目前的发展趋势来看,IDM模式凭借其在技术创新、成本控制和供应链稳定性方面的优势,更有可能在激烈的市场竞争中脱颖而出,成为GaN产业发展的主流模式。但这并不意味着代工模式会被完全淘汰,在一些细分市场和新兴应用领域,代工模式仍将凭借其灵活性和高效性发挥重要作用。尤其是对于一些专注于设计的小型Fabless企业,代工模式仍然是其实现产品产业化的重要途径。

行业洗牌与重塑下,

透视GaN未来路径

近期,恩智浦、台积电、Wolfspeed等巨头的业务调整,为GaN产业拉响了警报。

然而,这并不是技术的退场,而是一场深刻的产业重构。行业正从早期的技术狂热与盲目扩张中冷静下来,在技术、成本与市场的三角博弈中,走向一场以精准聚焦和商业务实为核心的重塑。

早期,巨头们曾试图在射频、功率器件、代工等领域进行全方位卡位。但市场教育的现实表明,GaN的商用成功高度依赖与特定场景的深度绑定。

传统IDM厂商扎根高壁垒市场,依托其设计与制造协同的优势,深耕车规级、工业级等高可靠性、长验证周期的领域,构筑护城河。新兴Fabless公司则避开巨头锋芒,凭借灵活性,专注于数据中心电源、射频等高频高功率密度的细分需求,凭借灵活响应能力实现差异化突围,实现单点突破。

结合市场需求的转移促使企业战略全面调整,推动行业资源加速向数据中心、新能源汽车、人形机器人等高增长场景聚集,形成市场导向的资源再分配格局。

在这个过程中,成本成为GaN市场竞争的关键胜负手,一场围绕规模效应与性价比的较量全面展开。中国大陆厂商率先采用“以量换价”策略,通过大规模建设6英寸产线实现量产,显著降低单位成本,以极具竞争力的价格抢占中低端市场,倒逼追求高毛利的国际巨头调整市场布局。面对成本压力,国际厂商纷纷探索破局之道,加速推进GaN产线从6英寸向8英寸,甚至12英寸升级,凭借更大尺寸晶圆的产能优势,试图将GaN芯片成本快速降低。

这场竞争推动产业发展逻辑从技术驱动向成本与效率驱动转型,企业需在技术研发、生产制造、供应链管理全链条优化,才能在成本与性能的平衡中立足。

在明确的逻辑驱动下,GaN产业的未来格局日渐清晰:

  • 产业集中度提升,中小厂商面临淘汰赛。巨头退场加速行业整合,市场份额正向具备核心竞争力的企业集中,产业集中度显著提升。缺乏规模效应与技术储备的中小厂商处境艰难,行业并购整合或将加剧,要么被头部企业收购,要么剥离非核心业务收缩战线。未来,行业整合将持续深化,具备成本优势、技术壁垒与场景绑定能力的企业将成为市场赢家。

  • 材料与设备瓶颈待破。尽管GaN技术不断进步,但材料与设备领域的瓶颈仍制约着产业规模化发展,直接影响器件性能、可靠性与生产成本。尤其在设备方面,国内仍依赖进口,不仅推高生产成本,更制约产业自主可控发展。突破材料与设备瓶颈,实现核心设备国产化与高端材料量产,已成为GaN产业向上突破的关键命题。

  • 全球化与区域化并存,竞合格局日益复杂。一方面,美国芯片法案、欧盟ESMC项目、中国强化产业链自主等措施,都在推动GaN产能的 本土化布局,以保障供应链安全。与此同时,技术合作并未停止。例如英诺赛科与安森美、ST的合作,便是全球资源的互补。未来产业将长期处于“竞合交织”的状态,在市场和标准上竞争,在特定技术环节和供应链上合作。在地缘政治与供应链安全需求双重驱动下,GaN产业呈现全球化分工与区域化布局并存的特征。

写在最后

行业的调整,预示着GaN产业正告别草莽生长时期,宣告了单纯依靠技术故事驱动的阶段已然过去。技术、成本与市场的三角博弈成为推动产业格局持续优化的核心逻辑。

而在这个铁三角架构下,那些能够穿越周期、扎根场景并构建起可持续商业模式的企业,将在这场产业重构中脱颖而出,开启GaN应用的新增长曲线。

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