根据TrendForce集邦咨询最新报告《2024全球GaN Power Device市场分析报告》显示，随着英飞凌、德州仪器对GaN技术倾注更多资源，功率GaN产业的发展将再次提速。2023年全球GaN功率元件市场规模约2.71亿美元，至2030年有望上升至43.76亿美元，CAGR（复合年增长率）高达49%。其中非消费类应用比例预计会从2023年的23%上升至2030年的48%，汽车、数据中心和电机驱动等场景为核心。
AI应用普及，GaN有望成为减热增效的幕后英雄
AI技术的演进，带动算力需求持续攀升，CPU/GPU的功耗问题日益显著。为了应对更高端的AI运算，服务器电源的效能、功率密度必须进一步提高，GaN已成为关键解决技术之一。台达为全球最大的服务器电源供应商，市占率近5成。观察其服务器电源的进阶过程，功率密度在过去10年里由33.7W/in3上升至100.3W/in3，同时功率等级来到了3.2kW甚及5.5kW，而下一代预计将达到8 kW以上。
TrendForce集邦咨询研究表明，2024年AI服务器占整体服务器出货的比重预估将达12.2%，较2023年提升约3.4%，而一般型服务器出货量年增率仅有1.9%。
为了抢占商机，英飞凌与纳微半导体均在今年公布了针对AI数据中心的技术路线图。英飞凌表示，将液冷技术与GaN相结合，在较低结温下具有明显的优势，为数据中心提供了巨大的机会，可以最大程度地提高效率，满足不断增长的电力需求，并克服服务器发热量不断增加所带来的挑战。
电机驱动场景，GaN高频特性潜力凸显
在机器人等电机驱动场景，GaN的应用潜力逐渐浮现。相对工业机器人，人形机器人（Humanoid Robot）由于自由度（Degrees of Freedom, DoF）急剧上升，对电机驱动器的需求量大幅增加。人形机器人的关节模组承担了主要的发力与制动任务，为了获得更高的爆发力，需要配置高功率密度、高效率、高响应的电机驱动器，GaN因此受到市场关注，特别是在腿部等负载较高的部位。
德州仪器、EPC（宜普电源转换）持续推动着GaN于电机驱动领域的应用，并不断吸引新玩家进入。未来的机器人定会超乎想象，而精确、快速和强大的运动能力是其中之关键，驱动其运动所需的电机也势必随之进步，GaN将因此受益。相对于SiC在汽车产业的繁荣景象，GaN汽车应用亦不断吸引着业界关注，其中车载充电机(OBC)被视为最佳突破点。第一个符合汽车AEC-Q101标准的功率GaN产品在2017年由Transphorm（现Renesas-瑞萨电子）发布，截至目前，已有多家厂商推出丰富的汽车级产品。
整体而言，虽然GaN进入Inverter、OBC等动力系统组件还面临着多个技术问题，但相信在英飞凌、瑞萨等汽车芯片大厂的持续投资推动下，GaN不久就会成为汽车功率组件中的关键角色。消费电子是功率GaN产业的主战场，并由快速充电器迅速延伸至家电、智能手机等领域。
具体而言，GaN已经在低功率的手机快速充电器中被大规模采用，下一步GaN将进入可靠性要求更为严格的笔电、家电电源。另外，其他蕴藏潜力的消费场景包括Class-D Audio、Smartphone OVP等。TrendForce集邦咨询认为，功率GaN产业正处于关键的突围时刻，几大潜力应用同步推动着产业规模加速成长。同时，为了进入更为复杂的大功率、高频化场景，GaN在可靠性基础上有望引入新结构、新工艺，为产业发展注入新动能。另外，从产业发展进程来看，Fabless（无晶圆厂）公司在过去一段时间里表现较为活跃，但随着产业不断整合以及应用市场逐步打开，未来将看到传统IDM（集成器件制造）大厂的话语权显著上升，为产业格局的未来图景带来新的重大变数。
文章来源：TrendForce集邦
