Глубокий анализ изменений в секторе нитрида галлия (GaN): новый тренд в области источников питания для ИИ или просто пузырька спекуляций?
17 сентября концепция нитрида галлия вот-вот стала активной на рынке акций A-share, акции таких компаний, как Shilianxing и Jiejie Microelectronics, выросли более чем на 5%. В рынке ходили слухи о том, что заказы на источники питания на основе нитрида галлия для ИИ увеличились, а их стоимость приближается к стоимости устройств на основе кремния, что напрямую подогрело интерес инвесторов.
Однако, как финансовые журналисты и ученые, мы должны видеть реальность отрасли за колебаниями цен на акции. Проще говоря, это рыночная реакция, вызванная одновременно страхом перед потребностями в вычислительной мощности ИИ и ожиданиями технологических инноваций, но реальность гораздо более спокойная, чем предполагается. Нитрид галлия действительно имеет большие перспективы в области источников питания для серверов ИИ, но пока еще не пришло время для его полного замены кремниевых чипов, так как разница в стоимости остается значительной.
Ниже приведен анализ этого события с пяти точек зрения, чтобы помочь вам понять изменения в полупроводниковой индустрии простым языком.
---
Почему внезапный рост цен? Серверы ИИ стали «энергоемкими», традиционные источники питания не справляются
Прежде всего, нужно понять, почему все вдруг обратили внимание на нитрид галлия. Основная причина заключается в том, что ИИ потребляет очень много энергии.
Раньше энеропотребление серверов было относительно контролируемым. Но сейчас, с ростом потребностей в обучении и обработке больших моделей, мощность отдельных блоков данных центров обработки данных приближается к уровню мегаватт. Можно представить себе современные серверы ИИ как группу бегунов, которые стремятся к победе; им необходимо исключительно мощное и стабильное питание.
Традиционные источники питания на основе кремниевых MOSFET сталкиваются с ограничениями при работе с такими высокими мощностями и плотностями:
1. Высокое теплопроизводство, низкая эффективность: кремниевые устройства теряют много энергии при высоких частотах и напряжениях, что приводит к увеличению размеров источника питания и усилению нагрузки на систему охлаждения.
2. Большие размеры: чтобы вместить больше мощности, блоки источника питания становятся громоздкими, занимая ценное пространство внутри сервера.
Нитрид галлия, как материал третьего поколения полупроводников, по своей природе обладает характеристиками высоких частот, высоких напряжений и высокой эффективности. В источниках питания для серверов ИИ он позволяет обеспечить большую мощность при меньших размерах и с меньшим теплопроизводством. Поэтому, когда появились новости о росте заказов на источники питания для ИИ, инвесторы сразу поняли, что нитрид галлия, как ключевой компонент для питания ИИ, также является перспективным направлением для инвестиций.
Простой вывод: серверы ИИ — это «энергоемкие устройства», традиционные источники питания не справляются с их потребностями, в то время как нитрид галлия обеспечивает необходимую мощность, при этом остается эффективным и компактным, поэтому он стал очень востребованным.
---
Слухи против реальности: «Стоимость приближается к стоимости кремниевых устройств» — это преувеличение, на данный момент это всего лишь **маломасштабные испытания**
В новостях упоминается, что стоимость нитрида галлия приближается к стоимости кремниевых устройств, что стало ключевым фактором для роста цен на акции. Однако эксперты и исследовательские организации скептически относятся к этому утверждению, по крайней мере, в отношении высококлассных серверных приложений:
Нужно различать два типа сценариев:
1. Источники питания потребительского уровня (например, зарядные устройства для смартфонов): за многие годы стоимость нитрида галлия значительно снизилась, и она уже очень близка к стоимости кремниевых решений, что объясняет, почему зарядные устройства становятся все меньше и дешевле.
2. Источники питания промышленного/серверного уровня (высокое напряжение, большая мощность): именно они используются в центрах обработки данных. В настоящее время стоимость таких высоковольтных устройств на основе нитрида галлия по-прежнему значительно выше, чем у традиционных кремниевых MOSFET.
Почему стоимость высока? Потому что производственный процесс сложен. Производство нитрида галлия включает этапы эпитаксиального роста, контроля качества и упаковки, что создает технологические барьеры и приводит к высокой единичной стоимости. На данный момент нитрид галлия используется в источниках питания для ИИ в малом масштабе. То есть ведущие производители (например, Delta, Lite-On и другие) уже начали его применять, но еще не начали массовое производство.
Простой вывод: как и в случае с электромобилями в начале их развития, хотя технологии были передовыми, стоимость батарей была выше, чем у традиционных автомобилей, поэтому нитрид галлия используется только в некоторых высококлассных моделях. Сейчас нитрид галлия в источниках питания для серверов — это новый, дорогой вариант, который еще не стал широко распространен.
---
Прогноз временных рамок: 2026 год — ключевой момент, темпы роста в ближайшие 5 лет будут поразительными
Хотя нитрид галлия пока не получил широкого распространения, отрасль очень оптимистично смотрит на будущее. Согласно анализу исследовательского института CASA и многих экспертов, можно представить следующую временную шкалу:
- Сейчас (2024–2025 годы): период проверки и раннего внедрения.
- Доля нитрида галлия в источниках питания для ИИ ожидается на уровне 5–10% к концу 2026 года.
- Основное применение — в высококлассных сценариях, где требуется высокая эффективность, в качестве дополнения к кремниевым устройствам, а не их замены.
- 2025–2030 годы: период быстрого роста.
- С ускорением строительства новых центров обработки данных и замены старых источников питания темпы роста рынка ожидаются в среднем 70% в год.
- Это очень впечатляющий показатель, что означает увеличение рыночного объема в несколько раз за несколько лет.
- Ближайшие 2–3 года: период предстоящей массовой замены.
- Эксперты ожидают, что замена кремниевых устройств на нитрид галлия начнется только через 2–3 года.
Простой вывод: покупая акции компаний, производящих нитрид галлия, вы инвестируете не в текущие результаты, а в перспективы отрасли. Для заметных изменений на рынке потребуется время — примерно до 2026 года, а настоящий взрыв роста ожидается после 2025 года.
---
Секрет снижения стоимости: переход от 6-дюймовых к 8-дюймовым кристаллам и роль низковольтных устройств
Многие беспокоятся о том, что стоимость нитрида галлия всегда будет высокой, но на самом деле она быстро снижается благодаря двум основным факторам:
1. Увеличение размера кристаллов (от 6 до 8 до 12 дюймов):
- Сейчас в основном используются 6- и 8-дюймовые производственные линии. С увеличением массового производства 8-дюймовых кристаллов и появлением производственных мощностей 12-дюймовых кристаллов стоимость единичного кристалла будет снижаться.
- Эксперт Чжан Вэньлин отмечает, что стоимость некоторых китайских производителей нитрида галлия на 650 Вольт постепенно сравнивается со стоимостью кремниевых устройств, но стоимость низковольтных устройств (ниже 100 Вольт) все еще нуждается в улучшении**.
2. Роль низковольтных устройств: это важный фактор. В блоках данных мегаваттного класса количество низковольтных нитридных устройств примерно в 18 раз больше, чем высоковольтных устройств!
- Это означает, что конкуренция среди производителей нитрида галлия сосредоточится на том, кто сможет производить низковольтные устройства по низкой стоимости в больших объемах. Тот, кто сможет преодолеть технологические и производственные барьеры в этой области, получит наибольшую долю рынка.
Простой вывод: стоимость нитрида галлия снижается благодаря улучшению производственных технологий (увеличению размеров кристаллов). В будущем основной рынок будут занимать низковольтные устройства, а не высоковольтные.
---
Промышленная структура: не «выживание одного из двух», а **взаимодополняющее сосуществование**
Наконец, нужно развеять распространенное заблуждение: полностью ли нитрид галлия заменит кремний?
Ответ: нет.
Эксперты отмечают, что кремниевые устройства также продолжают совершенствоваться (например, с использованием технологий сверхсвязанных MOSFET и IGBT). Оба материала будут использоваться взаимодополняющим образом, а не заменять друг друга:
- Основные области применения нитрида галлия: высокие частоты, высокие напряжения, высокая плотность, высокая эффективность. Типичные применения: источники питания для серверов ИИ, устройства быстрой зарядки, системы хранения энергии, зарядные устройства для электромобилей, источники питания для роботов.
- Основные области применения кремния: средние и низкие напряжения, большие токи, сценарии, чувствительные к стоимости.
Долгосрочные движущие силы:
1. Инфраструктура для вычислительной мощности ИИ: