圖片來源：鈦媒體APP拍攝
2023年2月9日消息，氮化鎵領先廠商晶通半導體（JTM）宣布，已於去年12月完成數千萬元人民幣天使+輪融資，投資方為半導體專業投資機構富華資本（GRC）。
氮化鎵（GaN）被稱為第三代半導體材料，從快充器件到未來的工業電源、新能源汽車，氮化鎵市場接受度和行業景氣度正在迅速攀升，潛在市場規模有望達千億級別。
晶通半導體是國內氮化鎵功率器件與驅動芯片領先廠商，擁有被行業專家評價為“使氮化鎵器件的性能大幅接近其理論極限”的技術，核心技術團隊具有中國與瑞士的科研背景，並在歐美原廠擁有超過15年全產業鏈經驗。
目前，晶通半導體主要面向工業電源、消費电子、車規級應用，擁有包括智能氮化鎵功率開關、硅基驅動芯片等多個產品線，合作方覆蓋消費類快充企業、頭部儲能充電企業、頭部汽車廠商等。
富華資本合伙人周本宜表示：“晶通半導體是國內第三代半導體GaN產業的佼佼者，其核心團隊覆蓋模擬芯片設計、器件結構、製程工藝，除了具備國際級的研發創新能力，還有功率半導體模擬電路產品實現過程中，最不可或缺的數十年實務經驗累積。富華資本很榮幸與晶通半導體共同合作，助力公司深化與半導體產業鏈及國際資源平台的對接協同，期待晶通半導體把握時代機遇，未來引領數據中心、電動汽車、可再生能源系統、工業電機和消費电子產品行業的變革。”
據悉，本輪融資將用於產品研發、市場團隊的擴張以及部分核心產品出貨。
瞄準工業及車規級市場，駛入氮化鎵藍海
與傳統硅材料相比，氮化鎵功率器件功率輸出密度和能量轉換效率更高，可以有效降低電力电子裝置的體積和重量，具有禁帶寬度大、擊穿場強高、电子遷移率高抗輻射等特性。
此前在消費电子領域，氮化鎵充電器在同功率下體積更小，散熱更優，日益成為消費电子快充器件的主流選擇，近幾年眾多終端廠商、充電器廠商密集布局，如小米、OPPO、聯想、安克創新等。
然而與消費电子領域相比，工業領域對氮化鎵器件解決方案的性能、穩定性及可靠性的要求大幅提升，目前在國內仍屬藍海市場，而晶通半導體正是選定了這一方向。
“我們的產品在電力电子電能變換領域里有非常廣泛的應用，小到充電頭，大到電動汽車都能夠應用，而工業領域是目前的側重點——在市場爆發背景下，我們團隊具有深厚的工業級電源驅動研發和學術背景，工業級相關產品已經得到驗證，具有較高的門檻和壁壘。”創始人兼CEO劉丹表示。目前其工業電源領域的應用包括數據中心、服務器、通信等終端客戶。
晶通半導體擁有世界頂尖的氮化鎵科研實力，公司核心技術成員均有海外理工名校的留學背景，曾就職於Power Integrations （PI）、英飛凌、德州儀器、意法半導體等世界前沿的氮化鎵廠商，擁有豐富的產業化經驗。此外，公司還在氮化鎵領域擁有數十項核心發明專利、集成電路布圖設計專利及實用新型專利。
在技術路線上，晶通半導體是當前國內唯一面向工業級、車規級應用，採取器件加驅動進行共同優化的廠商。相比消費电子，工業級及車規級應用難度更高，更需要採取器件加驅動共同優化方式，以切實解決氮化鎵應用的最大痛點，提高穩定性。
目前晶通半導體擁有三個主要產品線，均為基於氮化鎵的功率器件及驅動芯片。
第一個產品為氮化鎵器件及氮化鎵驅動的集成方案——Smart-GaN®，即智能氮化鎵功率開關（SiP）。該產品具備四大核心優勢：一是提升可靠性，解決氮化鎵應用“炸機”問題；二是提高開關速度、效率及功率密度；三是系統保護監測功能、促進集成度提升；四是驅動集成，客戶易上手。
據悉，在商業化進度上，目前該產品已跑通晶通內部流程，正與客戶緊密地做新品開發方案，是公司的拳頭產品。
第二個產品線為硅基驅動芯片——Smart-Driver®，該驅動芯片可以驅動氮化鎵及其他類型的功率器件。與國際一線廠商生產的同類產品相比，晶通半導體的產品效率更高，目前該產線已有客戶成功通過驗證，拿到了新品開發方案。
晶通半導體研發的智能驅動平台Smart-Driver®、智能氮化鎵平台Smart-GaN®
第三個產品線是正在研發中的新型氮化鎵功率器件。該產品為世界首創，能夠前所未有地解決同類器件耐壓不足的商業化瓶頸。相比同類產品，該產品能在性能保持不變的情況下，將開關比提升100倍，同時開關損耗僅為五分之一，具有極高的性價比。
目前，公司的合作方包括頭部消費類快充企業、頭部儲能充電企業、頭部汽車廠商等等。未來，晶通還計劃向項目周期更長的電動汽車領域進發，發力車載充電器、DC-DC變換器及主驅的逆變器等。
晶通半導體在產業內認可度頗高，這從其各輪融資的股東名單中可見一斑。在本輪融資之前，晶通半導體已完成了兩輪融資，投資方均為半導體專業領域產業資本。2021年，公司獲得千萬級人民幣種子輪戰略融資，投資方為亞洲最大的獨立模擬芯片設計公司——矽力傑半導體（Silergy）。2022年初曾獲中芯聚源數千萬元獨家天使輪融資，成為中芯國際旗下中芯聚源唯一投資的氮化鎵功率器件企業。
氮化鎵時代啟航，高性能、低成本潛力巨大
自20世紀90年代末起，一些全球領先的科研機構就着手研究氮化鎵材料，近幾年隨着硅基氮化鎵材料的成熟、器件設計的成熟等標誌性技術節點的到來，氮化鎵作為一種創新型的半導體材料逐漸走入市場。
從半導體的產品生命周期來看，尤其是涉及原材料和工藝的大變革，其產品周期是非常長的，常常長達三四十年。以硅基芯片為例，從20世紀80年代初IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）發明至今，IGBT仍然應用火熱，汽車領域仍在探索其作為新的器件結構的創新應用。
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“從這個角度來看，氮化鎵真正進入產品導入階段也就三四年的時間，從材料創新的角度，氮化鎵未來的產品應用周期可能長達半個世紀，未來50年都會有不斷的創新和成長。”劉丹說道。
在劉丹看來，目前氮化鎵市場整體滲透率仍不足1%，可以預見到未來有望成長到30%-40%的滲透率，在未來幾十年的周期里，氮化鎵的成長空間非常大，未來的創新點很多。
根據半導體分析機構Yole發布的《2022年功率GaN》年度報告，2021年氮化鎵功率器件市場收入為1.26億美元，預計2027年將達到20億美元，2021-2027 年複合年增長率 （CAGR2021-2027） 為59%。
巨大的成本下降潛力是氮化鎵未來滲透率提升的關鍵。目前，氮化鎵的成本比硅貴一些，約為2到3倍，但由於氮化鎵自身的特性及出貨量增加，其未來成本預計將不斷走低，在數年內與硅持平甚至更低。相比硅材料，氮化鎵的功率應用係數比硅高出近1000倍，這具體體現在其電氣性能，比如耐壓高、效率高、參數損耗小，同時單個器件所佔的面積小，比硅材料要小數倍。
正是氮化鎵發展的巨大潛力與廣闊前景，讓劉丹選擇離開世界頂尖功率驅動芯片設計公司PI，創立晶通半導體。
“第三代半導體正好處於從0到1、從1到10這麼一個發展階段，而我們恰好是在這個產業有豐富經驗積累的人，我們只是順應了時代發展的趨勢，想要抓住市場機會。我們在中國和歐洲都有紮實的核心技術團隊，有信心、有能力做好氮化鎵的研發。”劉丹說道。
晶通半導體創始人兼CEO劉丹
據悉，晶通半導體創始人兼CEO劉丹畢業於愛因斯坦的母校——瑞士聯邦理工大學，曾為世界頂尖功率驅動芯片設計公司PI、NXP高級芯片設計師、項目經理，擁有15年芯片設計經驗。聯合創始人兼CSO馬俊博士擁有十餘年氮化鎵器件設計製備經驗，曾在Nature Electronics、IEDM等期刊發表氮化鎵功率器件論文60餘篇，也是Nature系列刊物上首篇氮化鎵功率器件相關論文的作者。
過去10年中，氮化鎵電力电子器件在外延技術、常關特性、動態特徵等各類可靠性方面提升很快，但是在品質因子這項基礎型指標上一直停滯不前。硅基氮化鎵電力电子器件的品質因子距離氮化鎵材料的理論極限非常遙遠，成為業內長期難以突破的方向。
晶通半導體在提升电子电子器件最基礎核心的品質因子方面，起到了重要的作用。該團隊所獨創的高壓多溝道氮化鎵技術，曾被MIT Technology Review報道稱作是“推動氮化鎵的性能朝着其極限發展”。
據悉，該技術能在獲得1200V高擊穿電壓的同時，將器件的導通電阻降低為典型值的約1/5，從而將硅上氮化鎵電力电子器件品質因子的國際紀錄平均提升了3至4倍。該技術解決了兩個电子器件中基礎性、原理性的挑戰：第一，怎麼降低器件的電阻，但又不損失电子的遷移率；第二，如何在低電阻的情況下實現高擊穿電壓。
“這項工作是氮化鎵電力电子器件領域的重大進步，該技術使氮化鎵器件的性能大幅接近其理論極限，且顯著地超過了現有的碳化硅器件。”氮化鎵电子器件領域著名專家，IEEE Fellow、英國布里斯託大學教授馬丁·庫博爾（Martin Kuball）在Nature Electronics 撰寫專文評論時這樣評價道。
劉丹認為，在晶通半導體等氮化鎵企業的不斷研發與推進下，氮化鎵有望在650伏電壓、10千瓦功率以下的應用場景中大幅替代傳統的硅器件。並且，相較於同屬第三代半導體核心材料的碳化硅，氮化鎵在該場景中的應用潛力更高，氮化鎵不僅在開關頻率、功率頻率及效率上略勝一籌，而且在成本上，儘管目前二者成本相當，但未來氮化鎵價格下降速度將遠超碳化硅，是更理想的材料。
氮化鎵材料將為半導體領域帶來翻天覆地的變化
從市場應用來看，氮化鎵主要應用包括手機充電頭、工業電源、電動汽車的电子功率器件等領域。
其中，目前應用最多的是消費电子中的手機快充領域，當氮化鎵功率器件應用於手機快充頭時，不僅令快充頭體積變得更輕便，還同時提升了充電效率、減少電能損耗。目前，包括華米OV等手機廠商及安克創新、倍思等充電器品牌均已入局開發氮化鎵快充充電器。
在工業電源及車規級等對於氮化鎵產品的技術要求更高的領域，氮化鎵的應用也在快速爆發。
在工業電源領域，包括充電樁、儲能、數據中心、服務器、通信等終端客戶已開始使用氮化鎵器件。疫情導致的遠程工作比例提高，數據中心處理的數據量有大幅增長，要更強調能源效率才能滿足需求，更小的電源才可以讓每個機架中放入更多的服務器，晶通半導體與多家充電樁、儲能頭部企業展開項目合作，樣品已在客戶端通過功能驗證及可靠性測試。據悉，晶通半導體的產品通過了客戶嚴苛環境下的上機老化試驗，並且熱性能優於國際一線品牌同類產品。
在新能源汽車領域，利用氮化鎵可以將汽車的車載充電器、DC-DC轉換器及主區逆變器做得更小更輕，從而有空間放入更多的鋰電池，提升整車續航里程，包括特斯拉、豐田等車廠已經率先試水相關應用。
劉丹透露，目前晶通半導體的研發團隊主要位於中國深圳及瑞士兩地，“瑞士周邊匯聚了世界最頂級的功率半導體公司，我們連接了‘歐洲硅谷’與‘中國製造與創新中心’。”2023年，晶通半導體還將繼續推動產品在更大範圍內落地，計劃在中國長三角、粵港澳大灣區及中南地區建立運營中心，進行產品的研發、測試、市場銷售。
回顧歷史，自上世紀50年代集成電路誕生以來，半導體原材料分別經歷了以硅（Si）、鍺（Ge）為代表的第一代材料；以砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）等化合物為代表的第二代材料。如今，以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）、硒化鋅（ZnSe）等寬帶半導體原料為主的第三代材料登上歷史舞台。
此前，第二代半導體材料的應用範圍相對狹小，尚未大規模地向硅材料發起挑戰，這是因為硅材料在数字電路方面的成本優勢無法被替代。然而，以氮化鎵為代表的第三代半導體材料在軍工、射頻等抗輻射領域具有運用優勢，目前中美部分軍艦及戰鬥機已經運用了氮化鎵為核心器件的雷達，衛星通訊領域也應用了氮化鎵功率放大器。因此，無論從功率、射頻抑或数字角度而言，氮化鎵的價值都不言而喻。
目前，氮化鎵已被列入“十四五”規劃等國家戰略，有望引領傳統半導體產業的變革，在功率和射頻領域全面取代硅材料。
未來，氮化鎵材料將為半導體領域帶來翻天覆地的變化，而晶通半導體很可能成為其中的重要推動力之一。
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