氮化鎵

成立15年，成台積電最大氮化鎵客戶！這家公司憑什麼讓Toyota、BMW都是股東？

身為台積電氮化鎵的最大代工客戶，這間來自加拿大並於2007年才成立的年輕公司，為何能獲的BMW、豐田甚至是一級供應商的青睞，搶先佈局氮化鎵商機？

邱品蓉

「我們是全世界把氮化鎵（GaN）帶入車用上，唯一有實績（proven record）的公司。」GaN Systems全球業務發展副總裁莊淵棋在談到氮化鎵的未來時，信心滿滿。

你或許不知道這間IC設計公司，但事實上，GaN Systems為現今台積電在氮化鎵代工上的最大客戶，這不僅是對GaN Systems的肯定，更是公司在與其他同業競爭車廠訂單時的重要優勢。

GaN Systems成立於2006年，總部位於加拿大渥太華，從成立之初便聚焦於氮化鎵的產品研發，近期則因為搭上車用商機而被看好，一位前台積電處長、現台系車廠高階主管分析：「新公司能被選為台積電的合作夥伴，代表台積電對他們的成長性有所期待。」

看準氮化鎵商機！Toyota、BMW 都入股他們

說起車用第三類半導體，大部分人都會想到在2017年，於Model 3車款中率先導入碳化矽（SiC）逆變器的特斯拉（Tesla）。從那時起，能承受相對高電壓的碳化矽，便一直是車廠主要採用材料。同為第三類半導體的氮化鎵，則因為能承受的電壓範圍較低（低於800V），近年應用一直停留在手機充電器等消費市場。

然而近年，氮化鎵在承受高功率的技術上已有所突破，導入車用的部分逐漸變多。在2019年的東京車展上，名古屋大學與Toyota先進電力電子技術研究部共同開發的「all GaN car」， 便是採用GaN Systems的產品。此外，該公司也在2020年，拿下BMW價值1億美元的合約，足見氮化鎵入車，已非遙不可及的未來。

進一步檢視，相較於碳化矽，氮化鎵擁有更好的材料性能，於開關時的耗損非常低，成本更是近乎於矽（Si）。此外，GaN Systems執行長 Jim Witham也曾指出，製造碳化矽所需要的能耗是氮化鎵的10至20倍，在ESG大勢所趨之下，氮化鎵還兼具綠色優勢。

這也就不難理解，為何除了BMW之外，還包含Toyota（豐田）、德國汽車一級供應（tier1）商 Vitesco（緯湃科技）、環旭電子和宏光半導體等，都是這間加拿大公司的背後股東。

4大應用將帶飛氮化鎵！緊跟車用、資料中心

莊淵棋曾為漢磊總經理，深耕第三類半導體市場已久。而他也看好在未來幾年內，氮化鎵將會在車用、資料中心兩個戰場大顯身手，甚至可能取代部分碳化矽的應用。

首先，莊淵棋分享，雖然目前碳化矽是車載充電器（OBC）的主要材料，然而隨著電動車對功率的需求越來越高，「超過150kWh（千瓦小時）時，碳化矽性能將會降低。」此外，氮化鎵還擁有另一項優勢：能用較小的體積，達到更好的功率表現。

像這樣的大好商機，不僅GaN Systems看到了，眾多大廠也沒有放過。莊淵棋指出：「像是BOSCH（博世）、Denso（電裝）這些tier1車廠都在做了，未來只要看相關車廠出貨幾台，市場就有多大。」

來源：GaN Systems提供

其次，便是車用DC/DC電源轉換器。電源轉換器會將輸入電動車內的大電壓，轉換成較低的電壓，供車內眾多IC使用。由於氮化鎵無論在成本還是轉換效率都更有優勢，隨著技術突破，莊淵棋透露，已經有很多車廠準備好要導入氮化鎵電源轉換器，「未來到底是採用碳化矽還是氮化鎵，車廠會用性價比作為考量。」

第三，GaN Systems也相對看好牽引逆變器。不過這項技術目前尚餘發展較為初期的階段，市場研究機構Yole Développement指出，預計要到2025年之後，相關的需求才會有更顯著的成長。

最後，GaN Systems在資料中心的佈局上，也準備好切入資料中心的新賽道。莊淵棋解釋，由於氮化鎵能有效提高電源供應器的功率密度，並達到縮減尺寸的效果，這讓資料中心業者可以在機櫃空間不變的情況下大幅提升運算能力。

一位業內人士則分析，GaN Systems之所以如此積極的切入車用和資料中心等新領域，主要是與同業Navitas在65瓦手機充電器市場的競爭上落後，需要另尋新戰場以彎道超車，「他們的技術很早就在車用佈局。」莊淵棋則認為，2025車廠導入氮化鎵是趨勢，現在開始切入配合驗證，是恰好的時間點。

另名系統業者表示，雖然GaN Systems作為台積電的客戶聲譽大增，也接到大筆訂單，「但如果之後聯電、世界先進也都跳進來，優勢局面很可能就會被打破。」

2026年車用將達總營收五成，GaN Systems有何底氣？

從營收來看，2021和2022年，GaN Systems皆已實現雙倍成長。莊淵棋預估，依照當前能見度，2025年車用加上資料中心客戶，將會佔GaN Systems總營收五成，2026年則會實現車用佔營收來源的一半，資料中心約15%的好成績

至於GaN Systems為何能繳出這樣的亮眼成績？莊淵棋分析，GaN Systems除了是市場早入者，搶先同業打入汽車供應鏈外，「我們能滿足不同車廠，對氮化鎵的驗證需求。」

來源：GaN Systems提供

他解釋，例如車廠客戶，現階段在導入氮化鎵時，由於對新興材料不是那麼了解，在設計上需要大量協作以解決問題。同時，與汽車、工用客戶的緊密合作，也幫助雙方共同發展出可靠的驗證方法，也能縮短開發週期，達到成本控制。

另外，由GaN Systems所開發的封裝專利技術「GaNPX」，能克服中高功率應用時的散熱問題。莊淵棋透露，目前都是在歐洲做封裝比較多，「台灣這邊也會開始導入。」預計這項技術將能滿足更多車廠於高功率時代，對氮化鎵性能的需求。

責任編輯：錢玉紘