2025年英诺赛科研究报告:聚焦氮化镓的第三代半导体领军企业

  • 来源:国金证券
  • 发布时间:2025/05/12
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英诺赛科研究报告:聚焦氮化镓的第三代半导体领军企业。公司是一家致力于第三代半导体硅基氮化镓(GaN-on-Si)研发与产业化的高新技术企业,采用IDM模式,集芯片设计、外延生长、芯片制造、封测于一体。公司产品涵盖从低压到高压(15V-1200V)的GaN功率器件,已在激光雷达、数据中心、5G通讯、高密度高效快速充电、无线充电、车载充电器、LED照明驱动等应用与多家行业头部企业开展深度合作并实现量产。GaN功率器件具有高频、低损耗和高性价比等优势,根据公司招股说明书,预计全球GaN功率器件市场将从2024年的32亿元增长至2028年的501亿元,CAGR=98.5%,而消费电子和电动汽车将成为两...

一、推动氮化镓功率半导体行业创新的全球领军企业

英诺赛科是全球首家实现量产 8 英寸硅基氮化镓(GaN-on-Si)晶圆的企业,同时也是全 球唯一具备全电压谱系的 GaN-on-Si 产品量产能力的公司。2015 年,英诺珠海成立后作 为小规模生产基地运营,为集团的核心产品及相关技术提供了研发基础,英诺珠海现为上 市公司的全资附属公司。基于公司在英诺珠海积累的研发和小规模生产的成功,2017 年 为扩大产能,公司在苏州正式成立。2024 年 12 月公司登陆港交所上市,2025 年 3 月公 司入选恒生综合指数成分股,纳入港股通。

公司股权结构稳定,管理层具备丰富的从业经验。截至 2024 年末,根据 ifind 的数据,按 最终控制人统计,公司实际控制人 Weiwei Luo 持有公司 28744.9 万股,占总股本比例 32.70%。根据公司招股说明书,公司创始人、董事长兼执行董事 Luo 博士在创办公司前 一直从事科学研究,具备丰富的经验。公司的首席执行官兼执行董事吴金刚博士在加入公 司之前,曾任职于中芯国际,其最后担任的职位为技术研发副总裁。

氮化镓(GaN)功率半导体行业的主要上游供应商包括原材料及设备供应商,中游的 GaN 功率半导体厂商负责器件的设计、制造和封测,下游则应用于消费电子、新能源汽车、数 据中心和光储等领域。公司采用 IDM 模式,产业链各个环节做到自主可控,公司的晶圆、分立器件、集成电路以及模组产品为客户提供了强劲可靠的 GaN 解决方案。公司的 GaN 功率器件产品广泛应用于低压、中压和高压产品领域,涵盖15V-1200V的GaN工艺节点。

二、氮化镓是拥有稳定晶体结构的宽禁带半导体材料,具备高频、高效的特性

2.1 氮化镓材料的物理特性优异

氮化镓(GaN)是一种非常坚硬、机械稳定的 III/V 族直接带隙半导体。GaN 晶体可以在 多种基材上生长,包括蓝宝石、碳化硅(SiC)和硅(Si)。通过在 Si 上生长 GaN 外延层, 可以利用现有的硅制造基础设施,从而避免昂贵的专业生产场地,并利用现成的廉价大直 径硅片。GaN 已成为半导体的变革者,特别是在高效能功率晶体管和集成电路领域。 Si 是功率半导体行业一直沿用的传统材料,所能抵抗的频率和电压都较低。GaN 在高频 应用场景中优势显著,而 SiC 在高压场景中的应用较多,但不适用于高频场景。因此, GaN 和 SiC 是具有不同特性和应用场景的第三代半导体材料。

由于材料上的优势,GaN 功率器件可以实现更小的导通电阻和栅极电荷(意味着更优秀的 传导和开关性能)。因此 GaN 功率器件更适合于高频应用场合,对提升变换器的效率和功率密度非常有利。目前 GaN 功率器件主要应用于电源适配器、车载充电、数据中心等领 域,也逐渐成为 5G 基站电源的最佳解决方案。

按照器件结构类型:可分为横向和纵向两种结构。横向 GaN 功率器件适用于高频和中功 率应用,而垂直 GaN 功率器件可用于高功率模块。垂直 GaN 功率器件尚未在市场上出 售,目前处于大量研究以使器件商业化的阶段。

GaN 器件最初于 20 世纪 90 年代开始研究。1998-2017 年,在早期的研究中,GaN 器件 的性能受到了制备技术的限制,制造成本高昂,因此难以商业化生产。随着材料制备技术 的不断发展和进步,GaN 器件的性能得到了大幅度提升。2018 年 GaN 器件的工艺已经 相对成熟,逐渐进入了商业化应用阶段,应用场景逐步拓展至手机、笔记本电脑、电视等 消费电子领域。

GaN 正逐渐成为功率半导体行业焦点,在这一背景下,各大企业加速布局 GaN 领域,通 过并购抢占市场。2023年英飞凌以超过57亿元的价格,收购GaN领军企业GaN Systems。 对于这次收购,英飞凌首席执行官 Jochen Hanebeck 表示,此次收购旨在加快英飞凌的 GaN 路线图;2024 年 1 月,瑞萨电子以约 3.39 亿美元(约人民币 24.27 亿元)的价格 收购 Transphorm;2024 年 12 月,安森美以 2000 万美元(约人民币 1.46 亿)的价格收 购位于纽约州德威特的原 NexGen Power Systems 氮化镓晶圆制造厂;2024 年 5 月, Power Integrations 以 952 万美元(约合人民币 6700 万元)收购了氮化镓企业 Odyssey 的资产。

在 AI 算力需求、消费电子产品器件小型化和能源转化效率等各个方面的推动下,全球半 导体市场持续增长,从 2022 年年中开始,半导体产业出现周期性下滑,原因包括通货膨 胀、地缘贸易摩擦以及公共卫生事件的持续影响。这些因素导致宏观经济不确定性增加、 消费者支出减少,进而引发半导体需求波动。2023 年上半年全球半导体市场低迷,但从 下半年开始反弹回升。根据美国半导体行业协会(SIA)的数据,2024 年全球半导体销售 额达 6276 亿美元,同比+19.1%,首度突破 6000 亿美元大关。

功率半导体是电子器件中电源转换和电路控制的核心,主要用于电力电子器件的变频、变 压及直流转换,在新能源汽车、风电光储和数据中心等下游的驱动下,根据弗若斯特沙利 文的数据,全球功率半导体的市场规模从 2019 年的 3206 亿元增长至 2023 年的 3680 亿 元,期间复合增速 7.8%。中国的功率半导体市场近几年发展迅猛,已经成为全球最大的 功率半导体消费市场,GaN 具备高频、高压、抗辐射和低导通电阻等特性,在高压、低 压领域均有广泛应用,预期将加速渗透功率器件市场。弗若斯特沙利文预计 GaN 将于 2028 年占全球功率半导体市场的 10.1%。根据公司招股说明书的数据,预计全球 GaN 功率器件市场将从2024年的32亿元增长至2028年的501亿元,期间复合增速达98.5%, 而消费电子和电动汽车将成为 GaN 功率器件最大的两个应用场景。

2.2 多元下游驱动,氮化镓功率半导体市场前景广阔

2.2.1 消费电子:PD 快充和电源适配器仍将是氮化镓的主要增长动力之一

电源适配器是消费电子 GaN 的主要增量。适配器将交流电转换成直流电输出,给手机、 平板、液晶显示器、计算机等供电。与传统适配器中的 Si MOSFET 相比,GaN 器件拥 有关断速度快、开关频率高、无反向恢复损失、低传导损耗等特点,在减少开关损耗及改 善充电效率的同时保证适配器小尺寸化。使用了 GaN 功率芯片的 AD65G,体积仅为使用 常规硅基功率器件的 CDQ07ZM 一半大小。GaN 的使用大大提高充电器的功率密度,减 小体积。

在 PD 快充领域,GaN 的应用进一步推动充电速度和效率的提升。通过智能调节充电功 率和电压,PD 快充技术确保了充电过程既迅速又稳定。而 GaN 材料的引入,使得 PD 快 充充电器能够在更高功率下工作,从而显著缩短了充电时间。此外,GaN 充电器还展现了卓越的兼容性和稳定性,能够支持多种设备的快充协议,适应不同品牌和型号的设备充 电需求。小米 120W 充电器采用了小米魔改的 USB-A 接口,支持 20V6A 输出,可在 5 分钟内为 4500mAh 电池充入 41%电量。同时这款充电器还支持 65W PD 快充,可为笔 记本充电,一头多用。

过电压保护(OVP)单元可在输入电压超过指定值时,切断电源以保护主系统。随着电 源适配器的充电功率越来越高,过电压保护电路需求有望随之上升,催化电子设备电源接 口逐步采纳 OTG 和反向充电等新应用。考虑到 GaN 性能优越,手机厂商可在电路设计 时将 OVP 中的 2 颗 Si MOSFET 替换为 1 颗 GaN 器件,降低 OVP 整体成本和尺寸。 OPPO 在 Find X8/X8 pro 系列手机主板充电过压保护和 50W 无线充产品中,采用了公司 的 40V 双向导通芯片 VGaN,一颗替代两颗背靠背的 Si MOSFET,大大简化内部空间, 使产品设计更加轻薄。同时,VGaN 具备双向导通或关断的特性,能在手机充电过程中对 电池进行主动保护,增强了安全性和使用寿命。充电侧的超级闪充则采用了公司的高压 GaN,该芯片采用 TO-252 封装,阻抗更低,散热更强,效率更高。根据 OPPO 官方数 据对比,采用公司的高压 GaN 的 80W 超级闪充与此前标配的 80W 适配器相比,体积减 小约 18%,随身携带更方便。OPPO 已有多个系列产品(包括 Find X7/X8/Ultra,Realme GT 系列,一加 Ace 系列,以及 50W~150W 快充)的主板和充电器均采用了公司的 AllGaN 技术,实现了产品性能与竞争力的领先。

随着 GaN 快充技术不断成熟,TrendForce 预计 2025 年 GaN 解决方案在快充市场的渗 透率将达到 52%。2020 年峰值功率 55W-65W 的 GaN 快速充电器占 GaN 快速充电器销 量的 72%(65W 为主流),而峰值功率 100W 以上的仅占 8%,但目前有越来越多的公司 发布了大功率快速充电器,以应对消费者日益增长的能源消耗需求。 5G 手机的高能耗应用增加及性能的提高带动了手机快充需求的上升,我们认为有望拉动 小米、OPPO、华为等手机厂商的 GaN 电源适配器在前装市场中渗透率持续提升,同时 带动安克创新、绿联等厂商的 GaN 电源适配器在后装市场放量。适配器高功率趋势带动 GaN 功率半导体用量提升。消费电子领域主流厂商均推出超过 100W 的高功率、多用途 的 GaN 适配器,我们认为有望拉动 GaN 功率半导体出货放量。

2.2.2 数据中心、AI 服务器:对电力的庞大需求,提升氮化镓需求

数据中心包含计算器系统、电信设备及存储系统,随着大规模资料处理的兴起及进入全球 高算力时代,数据中心对确保业务的不间断运营至关重要,是数字经济的关键基础设施。 数据中心领域也是近几年 GaN 厂商重点耕耘的方向之一,从相关厂商的进展可见,GaN 在数据中心电源市场的应用已经迈出了一大步,而 AI 技术的兴起为该市场再添了一把火。 在 AI 生态中,数据中心对高速运算和电力都有着庞大的需求。根据 TrendForce 的数据, NVIDIA(英伟达)Blackwell 平台将于 2025 年正式放量,取代既有的 Hopper 平台,成 为 NVIDIA 高端 GPU(图形处理器)主力方案,占整体高端产品近 83%。在 B200 和 GB200 等追求高效能的 AI Server 机种,单颗 GPU 功耗可达 1,000W 以上。

面对高涨的功率需求,每个数据中心机柜的功率规格将从 30-40kW 推高至 100kW,对于 数据中心电源系统来说挑战极大,而 GaN 与液冷技术的结合,将成为提升 AI 数据中心能 效的关键。芯片功耗的大幅上升需要服务器拥有更高的功率密度和效能,GaN 能够降低 损耗、提高功率密度,已被视为 AI 数据中心优化能源效率的关键技术之一。 长城电源及元脑服务器等厂商宣布已实现 GaN 技术的导入与量产部署,推出高效电源方 案。元脑服务器全面导入 GaN 钛金电源方案,提供 1300W/1600W/2000W 多种规格选 择,凭借 GaN 材料的高频低损特性,该方案能让智算中心主流通用服务器在 20%-50% 的典型负载区间时,稳定实现约 96%的超高电源转换效率,超过全球最高能效权威标准 80PLUS Titanium 认证基值,重新定义服务器能效标准。与传统铂金电源相比,钛金电源 的轻中载电能损耗可减少 30%,单台服务器年节电量达数百千瓦时,万台规模数据中心 折合电费每年可节省数百万元,为数据中心节能降碳提供强力支撑。

元脑服务器的 GaN 钛金电源方案与传统服务器铂金电源存在显著差异。传统服务器铂金 电源依赖 Si MOSFET 器件,受限于材料物理特性,存在高频开关损耗与发热等问题。与 之相比,GaN 材料优势明显,其电子迁移率是 Si 的 10 倍,可支持 MHz 级高频开关,能 使动态损耗降低 70% ;相同功率下拥有超低导通电阻(仅为硅基器件的 1/5),可让发热 量减少 50%;击穿电场强度达 3.3MV/cm,凭借出色的耐高压耐高温特性,支持高压直连 架构,能够消除多级转换损耗。

公司、罗姆、英飞凌及德州仪器等行业龙头企业也纷纷推出创新的 GaN 解决方案,助力 数据中心电源系统性能的升级。公司推出的100V增强型GaN功率器件INN100EA035A, 采用双面散热封装,显著提升功率密度和效率,适用于 AI 服务器和 48V 基础设施的高效 能源转换。该器件在 48V/25A 条件下稳态损耗减少 35%以上,系统级效率可达 98%。

根据国际能源署(IEA)的数据,到 2030 年,全球数据中心的电力消耗将达到 3000 太瓦 时,相当于全球总电力消耗的 10%。相比之下,2025 年全球数据中心的电力消耗约为 4%。限制数据中心电力消耗大幅增长的一个关键因素是电源转换效率。传统的硅基电源 转换效率较低,导致了高达 10% 的功率损耗。对于一个标准的 10 兆瓦数据中心来说, 这相当于每年浪费 900 万千瓦的电力。电源转换效率每提高 1%,就能节省数亿元人民 币的电力消耗。针对服务器电源的能耗困局,公司率先推出采用 To-247-4 封装,集成栅 极驱动和短路保护的 E-GaN 功率 IC(ISG612xTD SolidGaN),耐压 700V,Rdson 范围 为 22~59mΩ。该系列产品集成精密 Vgs 栅极驱动器,具备快速短路保护和出色的热性 能,能够满足 Titanium Plus 效率的高频开关,相比传统方案,功率密度提高一倍以上。

根据 OCTC《高功率密度服务器电源模块化设计白皮书(2024)》,在占服务器 80%运行 时间、处于 20%-50%的典型负载区间时,GaN 钛金电源转换效率可稳定在 95.5%-96.0% 以上,能够有效避免因 “效率断层” 导致的隐性能耗。长城服务器电源率先采用公司合封 芯片 ISG6122TD 和 ISG6123TD,与传统电源相比,其轻中载电能损耗可减少至少 30%, 在 20%-50%典型负载区间较传统电源提升达 4 个百分点,实现了超过 96%的转换效率。 据公司测算,采用 GaN 钛金电源方案,每万台服务器每年可节省电费超 200 万元,发热 量减少 50%,带动空调能耗降低 18%,推动智算中心 PUE 向 1.2 以下突破,实现了“节 能+散热”的双重收益。

2.2.3 新能源车电动化+智能化升级,氮化镓功率器件的竞争力逐步显现

性能与效率对新能源汽车的持续发展至关重要。全球电动车市场快速扩张,电动车也持续 朝更高压的平台、更智能化的辅助驾驶以及整体系统成本优化等方向发展,高功率、低损 耗、小体积且低温的电源系统,成为电源工程师在开发新一代动力系统的首要目标。GaN 功率器件在智能汽车中的应用涉及双向 DC/DC、自动驾驶核心电源、PD 快充、车载充电 器(OBC)、激光雷达、LED 驱动、音响 Class-D 功放、电池管理系统(BMS)、电机驱动 等。

随着车辆集成耗电的电子功能和自动驾驶系统,对高效配电的需求变得至关重要。GaN 技术为 48V 总线系统提供了更高的效率、更紧凑的尺寸和更低成本。在 48V/12V 轻混汽 车的双向配电系统使用 GaN 提高效率,减小尺寸和重量,降低成本。EPC 预计到 2025 年,48V 轻度混合动力车将占全球汽车销量的 10%,在不增加发动机尺寸的情况下,燃 油效率将显著提高 10-15%,功率将提高 4 倍。 汽车中先进驾驶辅助系统(ADAS)的进步依赖于各种传感器。长距离视觉传感器对于自 适应巡航控制和未来的自动驾驶汽车控制至关重要。短距离视觉传感器用于避免碰撞、倒 车辅助、停车辅助等。随着自动驾驶汽车的进步,激光雷达系统成为实现完全自主驾驶的 最具成本效益和最安全的手段。氮化镓场效应晶体管(GaN FETs)和集成电路(ICs) 在自动驾驶汽车的激光雷达电路中起着关键作用,在驱动各种激光器类型(如 VCSEL 和 边缘发射(EEL))时提供了诸多优势。

无刷直流(BLDC)电机有多种车载应用,包括用于运动控制和定位的应用。汽车电气化的 兴起意味着以前的机械驱动应用,例如动力转向、变速箱驱动和发动机冷却系统都是以电 力驱动。与传统的有刷电机相比,BLDC 电机更耐用、更高效、更小、更轻、更易于控 制且不易发生故障。这使得 BLDC 电机在空间有限且需要频繁操作的车载应用更具吸引 力。GaN FET 和 IC 可以进一步减小 BLDC 电机的尺寸和减轻重量、降低可闻噪声、 提高扭矩以加快反应时间,并提高效率以延长电池寿命。公司的 InnoGaN 支持高功率密度/高效率核心供电方案方面,相同功率密度下 GaN 可实现更高效率,相同效率下 GaN 可实现更高的功率密度。

现代信息娱乐系统包含许多先进功能,例如触摸屏功能、蓝牙通信、数字和高清电视、卫 星广播、GPS 导航,以至游戏。这些系统对车载动力系统的要求更高。与硅 MOSFET 相 比,GaN 器件尺寸更小且电容更小。与最先进的硅 MOSFET 相比,GaN 晶体管具备卓 越的品质因数(FoM),在更高的频率下可实现更小、更高效、运行温度更低和成本更低的 DC/DC 转换器解决方案。这些系统可以在 AM 无线电频段以上高效运行。除了 DC/DC 解 决方案外,GaN FET 是 D 类音频系统的理想器件。对于 D 类系统,音频性能受 FET 特 性所影响。基于 GaN FET 的 D 类音频放大器可实现更高的保真度。公司的 InnoGaN 在 音响 Class-D 功放中具有显著优势,比如高开关频率、超低寄生电容、零反向恢复等。 根据乘联会的数据:1)乘用车:4 月 1-20 日,乘用车市场零售 89.7 万辆,同/环比+12%/-9%, 25 年累计零售 602.4 万辆,同比+7%。全国乘用车批售 99.3 万辆,同/环比+14%/-12%, 累计批售 727.1 万辆,同比+12%。2)新能源:4 月 1-20 日,新能源市场零售 47.8 万 辆,同/环比+20%/-11%,新能源零售渗透率53.3%,25年累计零售289.8 万辆,同比+33%; 新能源批售 53 万辆,同/环比+23%/-7%,新能源厂商批发渗透率 53.3%,累计批售 337.8 万辆,同比+39%。从国内汽车市场销售总量来看,2025 年国内乘用车总销量累计 613.8 万辆,同比+6.2%;25 年国内电车累计 291.8 万辆,渗透率 47.5%。 我们持续看好 25 年新能源汽车市场的需求:政策已出台,新车周期到来。从需求端来看: 1 月 8 日国家发改委已下发 25 年以旧换新政策,政策刺激下 25 年需求无忧,考虑以旧换 新政策对电车将有一定倾斜,预计全年需求、尤其是全年电车需求将维持强势,电车渗透 率有望破新高;供给端:24 年受市场价格战影响,车企新车有后延现象,25 年电车市场 将迎新一轮新车潮,比亚迪、吉利汽车、小鹏汽车、理想汽车等主流车企均将进入新车周 期,新车供给提升将刺激电车需求持续释放。

2.2.4 新能源锂电、光储:助力客户降低系统成本

通常离子电池经过繁杂的工序,只是生成半成品电芯,还未完成激活就无法正常使用,因 此需要化成分容设备激活内部的活性物质,同时还需要对不同品质的电池进行筛选分类。 分容的原理就是通过使用电池充放电设备,对每一只成品电池进行充放电测试和定容,只 有电池的测试容量大于等于设计容量时,电池才是合格的。化成分容设备能耗占据整线能 耗的约 40%,是锂电生产能耗最高的环节之一,随着产能的提高,解决化成分容设备能 耗问题已经变得紧迫。

通过采用 GaN 的方案,设备的整机充电效率达 85%、放电效率达 82%,综合耗电量仅为 37%。馈电效率超过 85%,一条标准产线节约用电综合成本超过 550 万元/年,相当于减 少超过 7000 吨 CO2 排放。采用 GaN 技术配电容量低,厂房空调功率也可以随之减小, 从电池企业的分容综合运营成本下降了 20%-25%,建设成本降低约 15%-20%,厂房占 用空间节省 30%以上,同时线损能耗减少,进一步削减了设备成本。方案的调试周期也 缩短约 67%,仅为传统方案的 1/3,生产效率提升近 20%。

据高工产研锂电研究所(GGII)数据显示,2022 年中国锂电池化成电源市场规模为 26.5 亿元,同比增长 71%。预计 2025 年中国锂电池化成电源市场规模将达 40 亿元。为了满 足公司战略客户对更高性能、更节能的锂离子电池化成分容设备的需求,公司开发了全 GaN 模组的电池化成分容设备电源模组。 根据公司招股说明书,客户 G 于 2011 年于福建注册成立,于深交所创业板上市,为业界 领先的电池制造商。宁德时代成功获批港股上市,预计筹资 50 亿美元用于海外产能扩张、 国际业务拓展。今年 2 月,宁德时代在港交所递交招股书,拟在香港主板上市。宁德时代 拟发行 H股股数不超过扩大后总股本的 5%,并授予整体协调人最多 15%的超额配售权。 此次港交所上市预计筹资至少 50 亿美元(约人民币 365 亿元)。宁德时代称,港股上市 募集资金将重点用于海外产能扩张、国际业务拓展及境外营运资金补充,为长期国际化战 略提供资金支持。我们认为锂电池行业头部制造商港股上市再融资进行海外扩产将带动锂 电池化成电源的需求增长。

2.2.5 人形机器人:自由度急剧上升,人形机器人对电机驱动器的需求大幅增加

人形机器人集成了许多子系统,包括伺服控制系统、电池管理系统(BMS)、传感器系统、 AI 系统控制等。通常在整个机器人中部署大约 40 个伺服电机(PMSM)和控制系统。电机 分布在机器人身体的不同部位,例如颈部、躯干、手臂、腿、脚趾等。为了模拟人手的自 由操作,单只手即可能集成十多个微型电机。这些电机的电源要求取决于所执行的具体功 能;例如,驱动机器人手指的电机可能只需要数安培电流,而驱动髋关节或腿的电机可能 需要 100 安培或更高的电流。与传统伺服系统相比,人形机器人的伺服系统具有更高的 控制精度、尺寸和散热要求。

在设计人形机器人时必须考虑速度更高的电流回路和更高的 PWM 频率。对于 MOSFET 型伺服驱动器,PWM开关频率的增加会带来很大的额外损耗,从而导致驱动器严重发热。 当开关频率从 10kHz增加到 20kHz时,MOSFET 驱动器会让总体损耗增加 20%至 30%, 这对于人形机器人是不可接受的。此外,GaN FET 在高频下具有较低开关损耗。GaN 器 件具有更小的栅极电容(CG)和更小的输出电容 (Coss),可实现达到 Si-MOSFET 100 倍 的开关速度。人形机器人的关节空间有限。电源板通常是直径为 5-10 cm 的环形 PCB。 此外,关节必须集成电机、减速器、编码器甚至传感器。重要的是,设计人员必须在有限 的空间内实现更高的功率和更稳定的电机控制。中科半导体宣布旗下 GaN 驱动器成功应 用于具身机器人动力系统芯片,这种技术使得芯片在高频神经反射系统中表现优异,频率 超过 250Hz,感知到执行的延迟低于 5ms,接近人类神经反射速度。

三、公司能够在氮化镓领域保持全球行业领先的三大核心竞争力

3.1 收入保持高增,规模效应逐步显现亏损幅度有望进一步收窄

IDM 模式产品布局包含大部分产业链环节,近几年公司收入保持高速增长。2021-2024 年,公司收入规模从 0.68 亿元增长至 8.28 亿元,期间复合增长率达 129.86%。

前期投入较大导致公司目前仍处于亏损状态,近年来公司亏损幅度持续减小。由于公司属 于 IDM 模式,需要较大的前期资本开支投入,叠加公司研发投入较大,公司目前仍处于 亏损状态,随着收入规模的增加,公司亏损幅度持续减小,2024 年公司亏损 10.45 亿元, 亏损幅度同比减少 5.11%。我们预计未来随着公司收入的增长,产能利用率的稳健提升, 公司利润有望转正。毛利率由于折旧等固定费用影响,公司毛利近年来持续亏损。随着收 入规模持续增长,固定成本部分被逐步摊薄,公司毛利率稳健提升。我们预计随着公司收 入规模的增长,叠加产品结构的改善,公司毛利率有望进一步改善。

从公司的主营业务收入构成来看,GaN 分立器件及集成电路、GaN 晶圆贡献了公司的主 营营收,2024 年 GaN 分立器件及集成电路、GaN 晶圆分别贡献营收 3.61 和 2.81 亿元, 占比分别为 43.55%和 33.86%。公司致力于为客户提供一站式、高效、高频及高功率密 度的集成 GaN解决方案,自 2023 年起公司推出了全系列的 GaN 模组产品。2024 年 GaN 模组贡献收入 1.84 亿元,占比为 22.2%。

公司庞大的研发开支主要系公司基于 8 英寸的 GaN-on-Si 技术平台在研发前期做出的高 额投资,截至 2024 年末,公司累计专利授权达 422 项,核心技术覆盖全电压谱系。2024 年研发费用率为 38.99%,随着公司从研发阶段转入大规模生产阶段,工程实验的单位成 本大幅降低,公司的研发费用率有所下降。2024 年,公司的存货周转天数和应收账款周 转天数分别为157和125天,分别同比+4%和+56%,公司应收账款的周转速度略有放缓。 公司近年来保持营收的高速增长,从同行业公司的收入规模对比情况来看,2023 年公司 的收入体量就超过了 Fabless 模式运营的 Navitas,Power Integrations(PI)的产品以模 拟和混合信号集成电路(“IC”)和其他电子元件和电路为主,同时业务也涉及 GaN 功率 器件,因此收入规模高于同行业其他公司。天岳先进作为国内领先的 SiC 功率半导体的 衬底材料公司,近几年受下游新能源汽车、AI 服务器等需求拉动,收入也持续高增长。

随着公司生产规模的扩大和降本增效的措施初见成效,公司毛利率大幅改善,毛损率由 2023 年的-61.1%缩减至 2024 年的-19.5%。前几年投入的衬底产能逐步释放,收入规模 增长带动天岳先进的综合毛利率提升,2024 年天岳先进的毛利率增至 25.90%。Navitas 的综合毛利率在 2022-2023 年有明显提升,但在 2024 年有所回落。得益于在高附加值产 品上的投入和市场占有率的提升,2022 年 PI 的销售毛利率达到了最高的 56.35%,PI 在 过去 3 年内的毛利率经历了先降后升的过程,2024 年,PI 的销售毛利率回升至 53.64%,这表明IDM公司可以采取一系列有效的措施来提高盈利能力,优化生产流程和降低成本。 此外,PI 在 GaN 技术领域的进展也为毛利率的提升做出了贡献。

3.2 公司的三大核心竞争力

目前在硅基半导体领域,主要有 Fabless 和 IDM 两种模式。IDM 模式是一种垂直整合型 商业模式,即企业自行设计芯片,并将自行生产加工、封装、测试后的成品进行销售。根 据弗若斯特沙利文,全球前五大功率半导体公司均采用 IDM 模式。从商业模式来看,前 几大 GaN 厂商多采用 Fabless 模式运营,而公司采用 IDM 模式。目前多数海内外 GaN 厂商收入规模、产品数量仍相对较小,多采用轻资产模式运营,借助代工厂工艺平台设计 产品。公司率先采用 IDM 模式运营,集芯片设计、外延生长、芯片制造、测试于一体, 拥有全球最大的 8 英寸 GaN-on-Si 晶圆的生产能力。

3.2.1 成本优势:IDM 模式运营成本可控,制造良率行业领先

我们认为公司采用 IDM 的优势主要在于:一方面,IDM 模式能够更好地保障产能和供货 时间;另一方面,IDM 模式的产能和议价能力不会受限于代工厂。根据弗若斯特沙利文的 数据,2023 年全球 GaN 功率半导体市场中,6 英寸及 8 英寸 GaN 的市占率分别为 66.3% 及 33.7%。公司是全球首家实现量产 8 英寸 GaN-on-Si 晶圆的企业,苏州工厂是全球最 大 8 英寸 GaN-on-Si 晶圆制造厂。全球其他主要的 GaN 功率半导体公司如 EPC、英飞 凌、Navitas、Power Integrations 等公司提供 6 英寸产品为主。根据弗若斯特沙利文的数 据,2023 年,公司在全球 GaN 功率器件公司中排名首位,市占率为 33.7%。

公司的制造工艺的持续改进,通过完善 GaN-on-Si 外延生长工艺,能够持续生产出高均 匀、无裂纹、低晶格错配密度及低缺陷的晶圆。根据公司招股说明书,公司的生产工艺已 经实现了超过 95%的良率,高于其他 GaN功率半导体公司的平均良率水平(90%-95%)。

常见的晶圆尺寸大小为 6 英寸、8 英寸、12 英寸等,换算成 mm 分别是 150mm、200mm、 300mm,这里的长度指的是晶圆的直径。12 寸的直径是 8 寸晶圆直径的 1.5 倍,12 寸晶 圆的面积为 8 寸晶圆的 2.25 倍。公司凭借着在 8 英寸硅基氮化镓先进的工艺技术,其 8 英寸 GaN-on-Si 晶圆具有更多的有效面积、更高的生产效率及低成本等优势,与传统的 6 英寸晶圆相比,每晶圆的晶粒产出数提升 80%,单颗芯片成本降低 30%。 GaN 半导体产业链涵盖衬底、GaN 外延、器件设计及制造等多个环节。根据与非网的数 据,以 GaN-on-Si 器件为例,其 Die 生产成本构成中,衬底成本、外延片成本、制造+封 测成本以及良率损失成本分别占比约 7%、50%、23%和 20%。外延片制造环节成本占据 整个 Die 生产成本近一半,成为 GaN 产业链中的关键工艺,公司的产业链布局涵盖了从 GaN 外延生长到晶圆制造和器件封装等环节。

3.2.2 产能优势:先发优势,具备全球领先的规模化供应能力

先进的生产设施对于提高产品质量和工艺迭代至关重要。公司的大部分机械和设备均实现 了高度自动化,能够显著提高制造效率并降低人工成本。苏州工厂自投产以来产能迅速爬 坡,苏州工厂的产能由 2021 年的 1.8 万片增长至 2023 年的 4.8 万片,截至 2024 年上半 年,苏州工厂的产能扩大至 4.9 万片。珠海工厂的产能由 2021 年的 3.0 万片扩大至 2023 年的 4.5 万片,截至 2024 年上半年,珠海工厂的产能为 2.4 万片。

由于苏州工厂产能大幅增加,苏州工厂的产能利用率由 2021 年的 92.0%降至 2022 年的 79.8%,2023 年苏州工厂的稼动率回升至 86.0%。1H2024 随着 GaN晶圆产品需求增加, 珠海基地的产能利用率提升至 74.8%。截至 2024 年末,根据公司公告,公司拥有全球最 大的 GaN 功率半导体生产基地,产能为每月 1.3 万片晶圆。

港股上市融资净额约 13 亿港元,扩大 8 英寸晶圆产能优势。根据 Wind 的数据,公司本 次在港股发行 4536.40 万股 H 股,募资资金净额约 13.02 亿港元(按发行价 30.86 HKD 计算)。募集资金净额约 60%将用于扩大 8 英寸 GaN 晶圆产能,(从截至 2024 年 6 月 30 日的每月 12500 片晶圆增加至未来五年的每月 70000 片晶圆);约 20%将用于研发及扩 大产品组合,用来提高终端市场中 GaN 产品的渗透率。

3.2.3 客户和技术优势:携手合作伙伴做大做强氮化镓赛道

公司产品覆盖 15V-1200V 的广泛电压范围,覆盖范围行业领先。目前,公司已与 OPPO、 Vivo、小米等知名手机厂商,安克创新、绿联等电商,速腾、禾赛等新能源汽车领域厂商, 以及家电、储能行业的头部企业建立了密切合作关系,其产品 InnoGaN 也在手机 OVP、 快充、车载激光雷达、车载 PD、家电马达驱动、工业电机驱动、数据中心服务器电源、 BMS 电池管理、储能双向变换器、光伏微逆等产品中大批量量产。

根据半导体器件应用网的数据,美国宣布对全球包括中国在内的多个国家追加“对等关税”, 将中国商品综合税率推升至 54%。中国随后反制,扩大关税覆盖面并收紧部分关键材料 出口。美国虽然日前又宣布暂时豁免进口电子产品的“对等关税”,但很快又澄清此举仅 属暂时措施,很快就会宣布针对半导体适用税率。美国的反复无常将地缘政治风险和全球 制造成本再次推上台面。对于高度依赖全球制造网络的半导体行业而言,这一轮政策调整 不仅抬高了成本,也将“在哪里制造”成为影响定价结构与交付路径的核心变量。 几乎所有半导体产品的制造与交付路径都高度全球化。一旦制造地进入关税敏感区,背后 的成本结构就可能会被政策直接改写。过去IDM体系内部的制造资源几乎都是自用闭环, 即使偶有产能共享,也多集中于封测环节。此次合作直接打通的是前端晶圆制造,在晶圆工艺、质量认证、产线标准化方面必须高度对齐。半导体器件应用网指出,跨 IDM 之间 的制造背书尚属首次,ST 与公司的合作,不只是产能补位,而是在制造路径地理分布与 工艺层结构层面,为“制造自由”提供了一个现实可行的操作样本。即在 IDM 之间,只要标 准一致、认证互通,也可以实现跨制度、跨区域的产线协同。不仅缓解了个体产线负荷问 题,更建立起在全球制造不确定性加剧背景下,一种具备可调性与可背书能力的交付体系。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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