穿越无人区，“氮化镓半导体第一股” 是怎样炼成的

1965年，英特尔联合创始人戈登·摩尔提出半导体行业著名的“摩尔定律”，预测每过两年，集成电路上可容纳的硅晶体管数量会翻一番，性能也会随之提升一倍。

从此以后，摩尔定律决定半导体行业发展演进方向。60年间，集成电路所能容纳的硅晶体管数量从几千个到上百亿个，芯片制造的尺寸从10微米到今天最新的2纳米，行业也开始发现，只通过缩小尺寸、装入更多硅晶体管来实现性能成倍提升变得越来越困难，摩尔定律渐渐逼近极限。

于是近十年来，半导体行业一直在寻找摩尔定律的替代方案，材料创新则是行业重点探索的一条新路。在这条道路上，第三代半导体材料碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）迅速崛起。与第一代的硅、第二代的砷化镓相比，第三代半导体材料在高温、高压、高频一类的极端条件下工作更稳定且消耗能量更少，相同规格下对性能的提升更明显。 目前硅材料在半导体市场占据九成以上的份额，行业看好第三代半导体在摩尔定律放缓后将迎来爆发。

在行业面临转型的十字路口，国产厂商也在紧跟趋势抢先布局，积极参与全球市场竞争以占据一席之地。12月30日，国产氮化镓巨头英诺赛科正式登陆港交所上市。

作为全球首家实现量产8英寸硅基氮化镓晶圆的公司，英诺赛科拥有全球最大的氮化镓功率半导体生产基地，产能截至2024年6月30日达到每月1.25万片晶圆。2023年，按收入计，公司在全球氮化镓功率半导体企业中排名第一，市场份额高达33.7%。

在此基础上，英诺赛科将继续扩大产能。按照公司计划，此次上市后将把募集到的所得款净额的约60% 用于支持8英寸氮化镓晶圆的扩产。

与此同时，全球也正在掀起扩产潮。在第三代半导体爆发的前夜，英诺赛科等国产厂商不仅要做全球市场的参与者，更要凭借多年积累成为领导者。

氮化镓巨头的成长之路

英诺赛科成为巨头的道路是一条少有人走过的道路。

2015年，在美国航天局（NASA）担任首席科学家的骆薇薇回国创办英诺赛科。当时国内第三代半导体材料主要停留在实验室研究阶段，产业化还属于空白地带。公司一开始落户珠海，开始进行氮化镓的研发与小规模量产。

取得阶段性成功后，珠海基地的产能无法满足大规模生产需求。2017年7月，英诺赛科将公司总部迁至苏州。苏州作为国内半导体的产业链中心，依靠邻近大量第三代半导体公司及供应商，英诺赛科走上了成为巨头的规模化扩张之路。

在传统半导体领域，将设计与制造分离的无晶圆厂模式（Fabless）是此前几十年形成的主流模式，采用这种模式的半导体公司只负责设计，制造则交由台积电等专业的代工厂代工。而英诺赛科在创业之初选择了另一种将设计与制造集于一身的IDM模式，自建工厂与产线，业务范围覆盖设计、制造与封测，控制芯片生产的整个流程，通过大规模量产推动氮化镓的普及。至2021年8月，以折算氮化镓分立器件计，公司累计出货量达一千万颗。

拥有一定规模后，英诺赛科更大的目标是冲击8英寸氮化镓晶圆的量产。

氮化镓的生产首先需要选择特殊的衬底材料，在衬底上通过特定方法生长出高质量的氮化镓薄膜，然后再经过加工形成最终的器件产品。由于早期外延技术不成熟，氮化镓行业主要使用的是6英寸晶圆，更大尺寸的8英寸晶圆还属于“无人区”。按照当时的行业观点， 从6英寸过渡到建成8英寸晶圆厂并量产至少需要10年以上，且需要海量资金的投入。哪家厂商如果能率先实现8英寸晶圆量产，就能在市场竞争中占据领先优势。

最终是英诺赛科实现了这一关键突破。2021年10月，英诺赛科在苏州新建的8英寸氮化镓工厂正式投产，根据调研机构弗若斯特沙利文的统计，这家工厂当时是全球最大8英寸硅基氮化镓晶圆制造厂，英诺赛科也是全球首家实现量产8英寸硅基氮化镓晶圆的公司。至2024年6月30日，公司每月已可生产1.25万片8英寸氮化镓晶圆，良率超过95%。

之所以能做到这一成绩，与其多年来重视研发投入密不可分。2021年，在营收不足1亿元时，公司的研发投入已经超过6亿元，2022年、2023年的研发费用也高达5.8亿元、3.5亿元。截至2024年12月10日，英诺赛科在全球拥有约406项专利及387项专利申请。

与此同时，前期的投入也换来了公司业绩的翻倍成长。2021年至2023年三年内，营收一路从6800多万元涨至1.36亿元、5.93亿元。

有了规模作基础，英诺赛科也进一步在行业中推动氮化镓成本下降。作为新技术，第三代半导体的成本整体远高于传统硅材料。同样生产一个功率半导体元器件，碳化硅的价格是硅的3到5倍，氮化镓成本相对更高。而相比于传统6英寸晶圆，英诺赛科先进的量产技术使每晶圆的晶粒产出数提升80%，单一器件成本降低了30%。

目前硅材料在半导体市场仍占据95%以上的份额，阻碍氮化镓进一步普及的仍是成本。随着行业继续推动规模化量产，氮化镓的成本在未来还会进一步下探，届时会替代硅材料赢得更大的市场份额。根据英诺赛科在招股书中测算，以氮化镓应用最为广泛的功率半导体为例，2023年，氮化镓功率半导体约占全球市场的0.5%，到2028年时这一数字会达到10.1%。

英诺赛科目前约90%的收入来自国内，下一步将向着全球迈进。据招股书介绍，公司计划将10%的IPO募集资金所得款净额用于建立全球销售网络，日本、韩国及美国都是其重点考察的下一站出海目标。

从快充插头到新能源汽车的“能效革命”

氮化镓的普及也经历了从零到一的开拓。

随着传统半导体的摩尔定律放缓，以及全球对可持续发展的关注加剧，能源效率成为一项关键指标。据统计，过去15年间，半导体行业每两年能效性能提高约三倍，怎样在相同规格下尽可能减少不必要的能量损耗，已经成为行业最受关注的话题之一。

氮化镓应用最开始进入到消费电子产品市场。由于氮化镓材料具有低功耗、耐高温高压的特点，可以在更小的空间内实现更高的功率输出，可以智能手机充电宝、电脑充电器产品的快充需求，且制造出来的快充充电器通常比传统硅材料充电器体积更小、重量更轻。

凭借优势，氮化镓产品迅速在消费电子快充市场打开缺口。消费电子产品领域的全球氮化镓功率半导体市场规模由2019年的人民币8500万元迅速增长至2023年的人民币14.12亿元，复合年增长率为101.9%。

英诺赛科也已在消费电子产品市场站稳脚跟，其所生产的650V/700V氮化镓分立器件及芯片已经是快充设备领域最具竞争力的产品之一。同时，公司还敏锐地捕捉到智能手机使用快充时会出现发热的行业痛点，研发出了导入手机内部电源管理的氮化镓芯片。这一创新也帮助其进一步扩大了消费电子市场的应用。

以市场渗透率估测，消费电子快充电源已经是氮化镓应用规模最大的市场，手机及笔记本电脑的快充充电器将是该市场的主要推动力。

而在消费电子市场之外，新能源汽车、数据中心等高耗能市场正迎来爆发式增长。

以新能源汽车为例。根据弗若斯特沙利文的报告，从2019年到2023年，电动汽车所用的氮化镓功率半导体全球市场规模已从不足500万元涨至6940万元。而从2024年到2028年，机构估测该市场规模将由2.46亿元将翻10倍涨至246.37亿元，届时会超过消费电子成为氮化镓第一大应用市场。

在新能源汽车领域，英诺赛科则通过与宁德时代合作确立了领先优势。

2021年，宁德时代创始人曾毓群在C轮融资中以个人身份投资2亿元，成为英诺赛科的股东。

随着新能源汽车、数据中心的规模未来进一步扩张，对氮化镓这一类高效能半导体的需求将不断增长。按照上市计划，英诺赛科计划拿出20%的IPO募资所得款净额用于研发及扩大产品组合，重点提升消费电子、可再生能源及工业应用、汽车电子与数据中心这几大市场的渗透率。

第三代半导体掀起全球扩产潮

在全球范围内，氮化镓市场不再是无人区，竞争已经十分激烈。海外公司如德国功率半导体巨头英飞凌、美国厂商科锐、日本厂商住友电工，国内公司如士兰微、三安光电近年来在这一领域都有紧密布局。

氮化镓的研发与量产前期都需要巨额的资金投入，因此该产业需要靠规模经济建立起竞争优势。以2023年的收入计，英诺赛科已经在全球氮化镓功率半导体市场排名第一，市场份额高达33.7%，但由于氮化镓处于产业化的早期阶段，在整个功率半导体市场的渗透率不足1%，还需要继续扩产以支持氮化镓的应用普及。

英诺赛科计划将80%的IPO募集资金所得款净额用于扩大8英寸氮化镓晶圆产能、购买及升级生产设备及机器以及招聘生产人员。公司计划将氮化镓晶圆月产能从截至2024年6月30日的1.25万片，增加至未来五年的每月7万片，公司预计产能利用率将超过90%。

与此同时，全球也正在掀起第三代半导体的扩产潮。

今年上半年，英飞凌宣布成功开发出全球首个12英寸功率氮化镓晶圆技术，公司还计划在马来西亚的居林新工厂投资超过20亿欧元，以增加其在氮化镓和碳化硅第三代半导体领域的制造能力。其他的海外厂商如格芯、住友电工、科锐也均有相应的扩产动作。

中国本土企业在积极扩展第三代半导体的生产能力。例如，赛微电子投资10亿元建设6至8英寸氮化镓功率器件制造工厂，三安光电则在湖南建立了碳化硅垂直整合产业链。

随着硅半导体器件在性能和效率的提高上已经达到了瓶颈，碳化硅、氮化镓伴随行业扩产的进程会加速普及。

随着市场的扩大，竞争也在加剧，氮化镓功率半导体领域的企业需要不断创新以保持竞争力。成功上市后，英诺赛科将继续面对更大的市场与更直接的挑战，公司的征程仍在继续。