01 什么是GaN功率器件

第一代半導體材料以硅（Si）和鍺（Ge）為代表，它們為半導體行業奠定了堅實的基礎。隨著技術的發展，第二代半導體材料以砷化鎵（GaAs）和銻化銦（InSb）為核心，這些材料的高頻和高速特性，為電子器件的性能提升提供了強大動力。而現今，以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等為代表的寬禁帶半導體材料，作為第三代半導體材料，正因其優異的性能而備受矚目，其中碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）的發展尤為成熟。

GaN功率器件指使用氮化鎵（Gallium Nitride，簡稱GaN）材料制造的功率半導體器件。其中，高電子遷移率晶體管（HEMT）是GaN功率器件中的一種重要形式。GaN HEMT器件因其獨特的高電子遷移率特性，在高頻和高功率的應用領域中表現出卓越的性能，成為現代電子設備中不可或缺的關鍵組件。

02 芯干線科技GaN功率器件及應用

南京芯干線科技有限公司專注于功率半導體器件的研發，其產品線涵蓋了Si MOS & IGBT、GaN HEMT、SiC MOS & SBD、IGBT以及SiC Module等多個領域。作為國內少數同時涉足碳化硅和氮化鎵功率器件的企業之一，南京芯干線科技已經構建了多元化的產品矩陣，為下游客戶提供了穩定且批量的供貨能力。

公司目前擁有近60項產品，產品線覆蓋了從40V到1700V的廣泛電壓范圍，滿足了不同應用場景的需求。產品應用覆蓋消費類電源、工業類電源、新能源汽車、服務器電源、光伏儲能、充電樁、工業自動化以及人工智能與AI算力等多個領域。

為了滿足電源設計中高頻回路環路小的要求，芯干線設計了獨特的雙門極驅動GaN HEMT，客戶在進行PCB LAYOUT設計時可以根據實際靈活選用不同門級進行驅動電路設計，同時也大大縮小了GaN HEMT并聯應用時的高頻環路，產品特點如下：

使用開爾文驅動腳，功率地與驅動地分開，減小共源電感；

驅動回路最小化, 例如圖中所示，驅動地在第二層，驅動信號在第一層，形成最小回路;

器件的源極PAD，打過孔至其他層，在其他層大面積鋪銅，增加散熱;

多個器件并聯使用時，便于布局驅動的對稱。大大降低電磁兼容處理的難度。

芯干線科技GaN HEMT的技術優勢如下：

更高的開關頻率：250KHz及以上

更好的溫升特性：自有專利技術的封裝設計、散熱能力強、器件更安全可靠

更好的EMI特性：獨家專利的器件結構設計、有利于減小驅動電路環路、設計簡單

更靈活的PCB布板：自有專利的驅動設計、布板更靈活

更低的成本：優化了版圖設計、提升了性能、良率更高、成本更低

芯干線GaN產品以獨特的優勢，獲得了用戶的好評和市場的認可。公司于2023年率先實現了E-MODE工藝2KW GaN充電器的量產，且已應用在消費類、工業類及新能源汽車類電源領域，通過技術團隊不斷創新與突破，GaN產品已穩居國內領先水平，加上公司自有的GaN芯片設計專利技術，在性能上與國際龍頭企業產品比肩齊驅。

我司自主掌握行業最前沿的設計與先進封裝技術，成功通過了汽車級1000小時可靠性測試。今年4月份成功進入全球一線Ai算力服務器供應商白名單，并助力多家上市公司開發成功GAN電源產品。產品覆蓋100W到11KW 功率段。滿足了消費類、工業自動化、能源電力與車載電源等多行業應用。

03 第三代半導體政策支持及GaN HEMT應用

“十四五”開局以來，我國對第三代半導體產業投入了前所未有的關注和支持，目標是促進這一產業的快速發展，增強產業鏈的自主性和可控性，并著力解決關鍵技術“卡脖子”問題。一些省份已經從原材料供應、芯片設計、晶圓制造到封裝測試等多個關鍵環節，明確提出了半導體分立器件制造行業的具體發展目標。

據統計，2023年全球氮化鎵半導體器件市場銷售額已達到69億元人民幣，并預計到2030年將增長至99億元人民幣，年復合增長率（CAGR）為5.4%（2024-2030）。

隨著第三代半導體技術的持續成熟和成本的逐步降低，氮化鎵市場在近幾年已經經歷了價格的顯著下降。這一趨勢反映了氮化鎵技術的進步和市場競爭力的提升。隨著技術的進一步發展和應用領域的不斷拓寬，預計氮化鎵產品的價格將繼續呈現穩中有降的趨勢，這將有助于其在更多領域的普及和應用，從而推動整個氮化鎵市場的持續增長。

GaN HEMT、Si MOS、SiC MOS應用區別

從晶圓的設計流程看：

（1） SI MOS首先將晶棒進行切割，然后直接在SI片上剖光、最終進行外延，光刻、離子注入擴散、高溫退火等工序，做成MOS管。

（2） SI基GaN HEMT首先利用SI襯底上外延生長一系列的III-V族材料（例如AlN, GaN, AlGaN），然后通過光刻、化合物沉積等方式做成HEMT管。

（3） SIC MOS是在升華法生長的碳化硅襯底上利用例如CVD工藝進行同質外延，再采用熱氧化，離子注入和刻蝕的方式制成MOS器件。

通過上述信息，我們可以得出結論：從材料成本來看，SiC（碳化硅）材料最貴，生產成本較高。從制造成本來看，GaN（氮化鎵）的成本高于Si（硅）。

綜合考慮性價比時，會發現Si因其成本較低，更適合應用于對成本敏感的低端消費類電子產品。SiC適合用于高溫、高壓的大功率應用場景。GaN非常適合用于需要小體積、中小功率、高頻和高功率密度的場合。

隨著氮化鎵技術的日益成熟和成本效益的提高，我們有理由相信，氮化鎵半導體器件將在未來的電子產業中扮演更加重要的角色，為各行各業的發展提供強大的動力。

關于芯干線科技

芯干線科技是一家專注于第三代半導體功率器件及模塊設計研發的高科技企業；公司由功率半導體資深海歸博士、電源行業市場精英和一群懷揣創業夢想的年輕專業人士所創建。公司自創立以來，始終致力于功率半導體GaN、SIC MOSFET、SI MOS、IGBT、SIC、IGBT Module等功率器件的深入研發與銷售，產品被廣泛應用于消費、光伏、儲能、汽車等電力電子領域，廣受好評。

芯干線科技憑借卓越的創新能力和市場表現，榮獲世紀電源網頒發的2022年度“新銳功率器件品牌”殊榮，同時躋身2022年“愛集微芯力量最具投資價值企業”之列，更在同年被評為“規模以上企業”，展現了公司強大的發展潛力和行業影響力。

進入2023年，芯干線科技再攀高峰，接連斬獲“第三代半導體行家極光獎”、“中國GaN功率器件十強”、“功率器件SiC行業優秀獎”以及“2023年國家級科技型中小企業”等一系列重量級獎項，充分彰顯了公司在功率半導體領域的領先地位和卓越貢獻。

展望2024年，芯干線科技將迎來全新的發展機遇。在國家重點扶持下，公司先后成功通過“國家高新技術企業認證”、ISO9001和IATF16949生產質量體系認證。為公司的持續創新和發展注入了強大的動力。芯干線科技將以此為契機，不斷開拓創新，為用戶提供更優質的產品和服務，為行業的繁榮發展貢獻更多力量。