氮化镓功率半导体市场的驱动因素及原材料价格
思瀚产业研究院 英諾賽科    2025-12-01

氮化镓功率半导体市场的驱动因素

• 对实现高能效的新材料的需求。由于全球日益关注能源效益和环境可持续发展，各行各业都在寻求提高能源效益及减少能耗的解决方案，尤其是最近云计算及加密货币等运算密集型应用的蓬勃发展。氮化镓具备高频率、高效益的特点，可为行业提供更高能源效益的解决方案，进而降低系统的整体尺寸及成本。例如，在消费电子产品领域，氮化镓充电器的充电效率较高、体积较小，而且外壳温度较低，可提高解决方案的整体效率。

在电动汽车车载充电器、车载逆变器和发动机控制器中使用氮化镓功率器件，可显著提高能源效益，从而减少车载冷却系统的负担，增加电动汽车的行驶里程。5G通信网络和数据中心要处理海量数据和高功率负载，同时维持低耗电量。以氮化镓功率器件为基础的供电方式，可为5G通信网络和数据中心设备提供较高供电效益、减少能源损耗，避免设备过热。因此，高能源效益转化的趋势将在未来有效推动氮化镓功率半导体行业的发展，彻底改变功率应用领域。

• 更低的解决方案成本。首先，硅作为第一代半导体材料，具有一定成本优势。然而，氮化镓功率器件的能源效益较硅基功率器件高，能够缩减整个解决方案的整体尺寸、能耗和生产成本。因此，未来氮化镓功率器件与硅基功率器件之间的成本差异有望逐渐缩小。其次，随著氮化镓功率半导体生产技术进步及生产规模扩大，制造成本有望持续下降，进而降低半导体器件的总体单位成本。

8英吋生产线所生产每片晶圆搭载的器件比6英吋晶圆多约80%，单颗芯片成本可降低30%。第三，氮化镓功率器件的高可靠性和稳定性可降低产品维护及更换的频率，并降低终端消费者的使用成本。因此，氮化镓功率半导体成本竞争力的提升有望持续推动产业发展。

• 政策支持。世界各国政府对半导体行业（特别是氮化镓等新材料）的发展给予大力支持。2023年7月，中国工信部等部门发佈《制造业可靠性提升实施意见》，明确电子行业将优先发展氮化镓、碳化硅等第三代半导体功率器件，对氮化镓功率半导体行业发展做出了明确规定，同时促进企业规范化生产。2023年4月，《欧洲芯片法案》获通过，欧盟承诺投资4,300亿欧元于半导体行业，目标是2030年前将欧洲的芯片生产市佔率提升至全球市场的20%。2022年3月，日本实施《半导体支援法》，对在日本建设尖端半导体工厂提供补助。

氮化镓功率半导体行业的原材料价格

硅基氮化镓功率半导体的生产成本主要包括制造成本及原材料成本。制造成本主要包括设备折旧、劳工成本及能源成本，约佔生产成本的80%。在佔生产成本约20%的各种原材料中，硅基底为主要材料，其他原材料包括光刻胶、清洗液、溅射靶材、特殊气体、三甲基镓等。硅基底的成本佔硅基氮化镓功率半导体原材料总成本约30%。

由2019年至2020年，受中美贸易问题及下游消费电子产品市场需求下降的影响，中国硅基底价格维持在较低水平。随著需求逐步恢复和供应链维持稳定，2021年硅基底价格开始上升。于2022年，由于上游硅材料产能不足，硅基底价格大幅上涨。于2023年，随著国内硅材料产能的释放，硅基底价格大幅下跌。从长远来看，由于市场供应基本满足下游需求，预计中国硅基底价格将基本保持稳定。

三甲基镓（而非镓）为硅基氮化镓功率半导体的另一种原材料。其成本佔原材料总成本约1%。中国的镓价格于2020年至2023年经历大幅波动，主要是受到多个下游行业（包括半导体、高温合金及医学影像）需求变化的影响。其于2024年6月的价格较2023年8月中国实施镓出口管制期间高约28%。然而，于2023年8月至2024年6月，三甲基镓的价格保持稳定，于人民币3,200元╱公斤至人民币3,500元╱公斤之间小幅波动。

镓价格波动对三甲基镓价格的影响相对有限，原因为镓成本仅佔三甲基镓总生产成本约30%至50%，而其他主要生产成本（包括各种甲基化剂成本、生产技术成本、能源成本、劳工成本及设备折旧）于2023年8月至2024年6月在中国市场保持稳定。

此外，于预测期间内，中国市场镓短缺的风险不可预见。目前中国的镓储量约为19万吨，佔全球镓总储量约68%，而中国原生镓的产量于2023年仅达700吨，佔目前镓储量的比例不足0.4%。此外，全球不断增长的镓回收业务亦可满足对镓的部分需求。

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