GaN进入第二战场: 英飞凌、英诺赛科与安森美为何押注不同路线？

2026-09-09 15:29

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过去几年，氮化镓最为大众熟悉的应用是手机快充。

GaN器件开关速度快、损耗低，可以提高电源工作频率，进而缩小变压器、电感和电容。于是，同样功率的充电器变得更小、更轻，GaN也完成了从实验室材料到消费电子产品的第一次商业化验证。

随着AI服务器机柜功率上升、电动汽车向800V平台演进、机器人追求更小更轻的电机驱动，GaN产业开始向数据中心、汽车和工业等更高功率市场迁移。竞争的问题也随之改变：

GaN能否从消费电子走向长生命周期市场？能否把成本降到接近硅器件？能否突破650V的传统应用边界？又能否在高压、大功率领域从碳化硅手中争取市场？

围绕这些问题，全球GaN厂商已经形成几条不同的技术路线。

谁能先把GaN成本降下来？

GaN性能优于传统硅器件，却未必能大规模替代硅。

对于电源厂商来说，选择一种新的功率器件，要看效率，要计算芯片成本、外围元件、散热、磁性器件、开发难度和供应稳定性。GaN如果只能带来更高性能，却无法降低整套系统成本，市场空间就会受到限制。

GaN产业围绕晶圆尺寸和制造规模，要给出自己的路线

英诺赛科走的是8英寸GaN-on-Si规模制造路线。硅基氮化镓可以利用相对成熟的硅晶圆产线，在成本和产能扩张方面具有优势。英诺赛科的GaN器件累计出货量已经超过10亿颗。双方随后签署联合开发和制造协议：意法半导体可以利用英诺赛科的制造能力，英诺赛科也可以使用意法半导体在欧洲的产能。

英飞凌把竞争推到12英寸晶圆，与8英寸晶圆相比，12英寸晶圆单片可以生产约2.3倍数量的芯片。通过更大的晶圆和既有硅产线基础，推动GaN与硅器件之间的成本差距继续缩小。

安森美并没有完全依靠自建横向GaN产能，低压产品计划借助英诺赛科成熟的8英寸GaN-on-Si工艺，高压横向GaN则与格芯合作，从650V产品起步。这样的组合降低了安森美补齐横向GaN产品线的时间成本，但也说明，在横向GaN制造规模上，安森美目前更像整合者，还没到率先定义制造路线那一步。安森美与英诺赛科合作、安森美与格芯合作

GaN规模制造已经启动，安森美此时推出GaNEXUS，是用合作方式迅速补齐产品版图。

卖晶体管，还是卖"不会用坏的GaN"？

GaN的速度既是优势，也是使用难点。

GaN器件可以在极短时间内完成开关，但过快的电压变化率也会放大寄生电感、电磁干扰、栅极振荡和瞬态过压。如果驱动电路、封装和PCB布局没有协同设计，一颗性能优秀的GaN器件未必能在系统中发挥出理想效果。

GaN产业正在从销售分立晶体管，转向把驱动、检测和保护功能集成到功率器件中。

TI是这条路线上的代表玩家之一，650V车规GaN产品已经把栅极驱动、过流保护、过温保护和温度检测集成到同一器件中，并允许工程师调节开关速度，在效率和电磁干扰之间取得平衡。

纳微半导体的GaNSafe采取相近思路，将驱动、传感、短路保护和开关速度控制集成到650V GaN器件中，主要面向AI数据中心、储能和工业电源。它把重点放在让高速GaN在短路、浪涌和复杂电磁环境下更容易使用，开关速度不再是唯一卖点。

Power Integrations则采用更彻底的电源IC路线。PowiGaN把GaN开关直接放进了电源控制芯片，围绕反激电源、PFC和多路输出等具体拓扑交付产品，不单独卖一颗FET，比的是工程师用更少元件做完一套电源的本事。

安森美推出集成保护和检测功能的650V GaNEXUS Smart，集成驱动和保护是GaN从专业工程师走向大规模应用的重要路径。安森美的差异更多来自后续组合：它计划利用Treo模拟与混合信号平台，将GaN器件与驱动、检测、保护和控制芯片协同开发，再推出GaNEXUS Drive和GaNEXUS Control。

目前正式送样的是40V至650V GaNEXUS FET和650V GaNEXUS Smart；Drive、Control及双向开关BDS仍处于开发阶段。现阶段GaNEXUS是安森美补齐GaN器件和智能功率级的产品路线图，能不能形成系统优势，还要看后续产品落地和客户验证。

GaN能否越过650V，与SiC正面交锋？

长期以来，GaN和SiC之间形成了一种大致分工：

GaN擅长高频、高功率密度，主要覆盖中低压和650V级应用；SiC拥有更好的热导率和成熟的高压能力，在800V汽车主驱、充电基础设施和大型工业设备中占据优势。

这一边界正在变得模糊。

Power Integrations已经将PowiGaN开关的额定电压从750V扩展至900V、1250V和1700V，并公布了2200V产品。Transphorm在被瑞萨收购前，也曾推进1200V GaN-on-Sapphire器件。

耐压数字高，并不等于器件可以在高压、大电流场景中全面替代SiC。不同产品在器件结构、拓扑、持续电流、散热和应用功率上存在很大差异。一颗用于反激电源的1700V集成GaN开关，与一颗用于汽车主驱逆变器的1200V功率器件，不能只根据耐压数字进行比较。

安森美押注垂直GaN，要解决的也不只是把电压做得更高，还要让GaN同时扛住更高电压和更大电流。

横向与垂直，差别不只是电流方向

主流GaN功率器件采用横向结构。GaN外延层生长在硅衬底上，源极、栅极和漏极位于芯片同一侧，电流沿芯片表面流动。

横向GaN可以利用成本相对较低的大尺寸硅晶圆，适合高频和高密度转换。但随着器件耐压和电流提高，表面的漂移区和有源区需要扩大，芯片面积及导通损耗也会面临更大压力。

安森美的垂直GaN采用GaN-on-GaN结构，电流从芯片顶部流向底部。其耐压能力更多由垂直外延层的厚度决定，电流能力则可以通过增加芯片面积扩展。理论上，这种结构更适合高压、大电流和高功率密度应用。

如果把横向GaN比作在平面上拓宽道路，垂直GaN更接近修建立体交通：它可以在有限面积内处理更多电流，但制造难度也明显提高。

垂直GaN需要在GaN衬底上生长厚且缺陷密度较低的外延层。GaN衬底成本、晶体缺陷、外延一致性、晶圆尺寸和长期可靠性，都会影响器件良率和商业化成本。

安森美称已经围绕垂直GaN积累超过130项专利，700V和1200V器件正在向早期客户送样，并将量产时间指向2026年末。安森美垂直GaN资料

安森美在垂直GaN上的投入，构成了GaNEXUS里最有辨识度的部分。但是，垂直GaN现在仍处在客户验证和量产爬坡阶段，与横向GaN的十亿颗出货规模以及SiC在汽车主驱中的量产基础并不处于同一成熟度。

独立GaN厂商正在被大厂纳入系统版图

GaN行业的竞争主体正在改变。

早期GaN市场主要由一批专注于器件技术的创业公司推动，例如GaN Systems、Transphorm、EPC和纳微半导体。随着应用从快充进入汽车、数据中心和工业市场，大型综合半导体厂商开始通过收购与合作补齐技术。

2023年，英飞凌以8.3亿美元收购GaN Systems，将其器件技术和客户资源纳入自身的硅、SiC及GaN功率产品体系。英飞凌收购GaN Systems

2024年，瑞萨完成对Transphorm的收购，随后把650V SuperGaN与自身的控制器、模拟芯片和MCU组合成参考设计，覆盖车载充电机、DC-DC转换和工业电源。瑞萨收购Transphorm

意法半导体没直接收购GaN厂商，选了和英诺赛科合作，交换制造能力、加快产品开发。

安森美低压横向GaN寻求与英诺赛科合作，650V横向GaN与格芯共同开发，垂直GaN则保留自有研发和制造能力。

GaN竞争已经不再局限于器件性能。汽车和数据中心客户更关心供应规模、长期供货、质量体系、驱动控制、参考设计和系统验证，而这些恰好是大型综合半导体厂商的优势。

GaN创业公司提供器件创新，大型芯片公司则试图把创新封装进完整的电源平台。

不同玩家究竟在争什么？

目前几类主要玩家的策略已经出现明显差异：

玩家主要路线核心竞争点英诺赛科8英寸GaN-on-Si规模制造产能、成本、宽电压产品覆盖英飞凌GaN Systems技术＋12英寸制造IDM规模、汽车与工业客户、硅/SiC/GaN组合TIGaN与驱动、保护深度集成降低应用门槛、汽车及高可靠电源纳微半导体GaN功率IC＋SiC组合AI数据中心、集成保护、高密度电源瑞萨/Transphorm650V高压GaN＋系统参考设计可靠性、传统封装兼容、控制芯片协同Power Integrations高压GaN集成电源IC特定拓扑、高集成度、900V以上耐压意法半导体与英诺赛科联合开发制造快速补齐GaN、全球制造弹性安森美横向GaN合作制造＋自研垂直GaN全功率链组合、高压高电流及系统集成

安森美把横向GaN、垂直GaN、SiC和硅器件放进功率产品组合。英飞凌同样强调硅、SiC和GaN三种材料。安森美能否形成差异，最终取决于垂直GaN能否按计划规模量产，以及Treo平台能否把驱动、保护、感知和控制转化成客户可验证的系统收益。

AI数据中心可能成为第一块试验场

AI数据中心是各家GaN厂商共同瞄准的市场，但"AI电源用GaN"不代表整条供电链都由GaN完成。