氮化镓(GaN)：机器人与数据中心的"双引擎"技术

近期多家券商密机构集体发布了对氮化镓（GaN）行业及相关公司的研究报告，显示出机构的高度关注。其关注点主要围绕该技术在AI算力、新能源汽车和人形机器人等新应用领域的突破。这并非偶然，而是由近期的技术突破和行业趋势共同推动的。
氮化镓（GaN）作为第三代半导体材料，凭借其高频、高能效、耐高压、小体积的核心优势，正成为数据中心电源系统和机器人关节驱动领域的关键突破技术，有效解决了传统硅基器件在功率密度、能效转换和散热方面的瓶颈问题。

一、氮化镓在数据中心电源领域的应用与价值

1.据中国光谷官微，九峰山实验室新发布的科技成果——氮化镓电源模块。将100万个指甲盖大小的“黑盒子”，装入一座容量1吉瓦（10亿瓦）的超大型AI算力中心机柜里，一年可省近3亿度电，约合2.4亿元电费。 团队负责人李思超博士说，该成果目前已完成概念验证，即将开始中试验证，预计3-5年内量产，届时出现千亿级市场需求。

九峰山实验室是湖北省重点建设的新型研发机构，核心依托华中科技大学、武汉大学等湖北顶尖高校的半导体科研团队，同时整合了武汉光谷的产业资源（如长江存储、华星光电等本地半导体企业），属于官方认定的产学研融合科研平台，该成果的指标在数据中心电源领域属于国内领先、国际先进水平。

①用电损耗降低30%、体积缩小30%、成本降至硅基产品的50%，直接切中当前超大型AI算力中心“高能耗、高成本”的核心痛点，1吉瓦算力中心电源模块年耗电约10亿度，占总用电量11%以上，节能空间巨大

②已完成“概念验证”（实验室技术可行性验证）、即将进入“中试验证”（接近量产的工程化测试），说明技术并非理论构想，而是具备实际落地的工程基础；

③针对1吉瓦AI算力中心的场景设计，贴合当前全球AI算力基建扩张的需求（如英伟达、国内互联网厂商均在扩建超大型算力中心），应用价值明确。

④随着AI算力需求增长，氮化镓在数据中心的渗透率将提升至2028年的30%以上

二、氮化镓在机器人环节的革命性应用

1.核心应用：机器人关节驱动系统

①价值量测算：

报告测算的基础是：主流人形机器人关节数约为60个，单个关节需使用6-8个氮化镓器件。参考TI（德州仪器）LMG系列产品单价（4.4-7美元），由此推算出单台机器人的GaN器件总价值量超过1万元人民币。

②GaN器件的核心优势：

报告指出，人形机器人对驱动器的核心诉求是小型化、低能耗、快速响应和高功率密度。与传统硅基（Si）器件相比，GaN的优势在于：

③开关速度：比硅基MOSFET快10-100倍，死区时间从数百纳秒压缩至10ns

④能效提升：导通损耗降低70%，无反向恢复损耗，电机转换效率突破98.5%（传统硅基方案为85%-95%）

⑤空间优化：功率密度提升30%，驱动模组体积缩小30%，完美适配人形机器人40余个关节的紧凑安装需求

⑥热管理革新：世强的热仿真显示，GaN加单组份导热凝胶后，功率部分满载温度从134℃直降68℃，降幅达66℃

⑦超高精度控制：24bit磁编码器分辨率比传统16bit提升8倍，角度控制精确到0.02°，使机器人能完成复杂动作，如精准出拳、优雅转身 。

⑧纳秒级响应：高性能MCU搭配100Mbps EtherCAT通信，速度从微秒级提升至纳秒级，实现关节瞬态快速响应 。

⑨顶级能效表现：整机效率提升12%，整机功率密度高达511W/kg，让机器人拥有持续跳动的"心脏" 。

2. 市场前景与国产化机遇

①市场规模预测：高盛预测2030年全球人形机器人年出货量达100万台，氮化镓在该领域的需求将呈爆发式增长 。

②国产替代趋势：GaN对晶圆尺寸和芯片制程要求相对宽松，国内厂商凭借贴近下游客户、成本优势显著、响应周期短等特点，国产替代趋势明确 。

氮化镓器件凭借高频、高能效、耐高压、小体积特性，精准破解了人形机器人关节驱动的精度、功率密度与散热三大核心难题 。特斯拉、智元、宇树等海内外头部企业均已进入测试导入与验证阶段。

国盛证券《人形机器人：下一个方向，执行器GaN驱动》

三、为何同时适用于机器人和数据中心？

1.氮化镓的核心优势正好满足两大领域的共同痛点：

①高能效：解决数据中心"耗电巨兽"问题，同时延长机器人电池续航

②小体积：为数据中心节省宝贵空间，为机器人"减负"提升灵活性

③高功率密度：在有限空间提供更大功率输出，满足AI计算和机器人关节的高功率需求

④高频特性：实现数据中心电源的高效转换和机器人关节的精准控制

2.双轮驱动"的市场前景

氮化镓技术正迎来机器人和数据中心两大高增长市场的"双轮驱动"：

①短期(1-2年)：以数据中心电源模块和消费电子快充为主要增长点

②中期(3-5年)：人形机器人放量将成为新的爆发点，市场规模预计达百亿级

③长期：随着技术成熟和成本下降，将渗透至更多领域，形成千亿级产业生态

氮化镓不是"要么用于机器人，要么用于数据中心"的单选题，而是"两者都能，且都能做得很好"的多选题。目前两大领域的应用已从实验室走向商业化落地，共同推动氮化镓产业进入高速发展期。

四、赛微电子氮化镓业务全景分析：前瞻性的战略布局

1. 青岛聚能创芯微电子有限公司

参股关系：

赛微电子是聚能创芯的参股股东和重要的关联方，双方关系紧密。

北京赛微电子股份有限公司持有聚能创芯27.3712%的股权，是目前该公司单一持股比例最高的股东，即第一大股东。

管理关系：赛微电子的董事长杨云春先生，同时也是聚能创芯的董事长。这种人事安排强化了双方的战略协同。

核心价值：

构建从外延到器件的完整技术链，拥有硅基氮化镓功率与射频器件设计能力

2024年初完成1.7亿元A轮融资，引入专业投资机构，验证商业价值

2. 聚能晶源（青岛聚能晶源微电子有限公司）

战略定位：

2018年6月设立，专注氮化镓外延材料的设计、开发与生产

作为聚能创芯上游，形成“材料-器件-应用"垂直整合的产业闭环

3.赛微电子的氮化镓布局同时服务于两大高增长市场，形成独特的"双轮驱动"商业模式：

①短期(1-2年)：以数据中心电源模块和消费电子快充为主要增长点，市场规模数百亿

②中长期(3-5年)：人形机器人放量将成为新爆发点，单台机器人价值量超万元，带动百亿级市场

4.核心优势在于：

①全产业链掌控：从材料(聚能晶源)→器件(聚能创芯)→制造(青州聚能)→设备(芯东来)，构建完整生态

②技术协同效应：MEMS+GaN融合，为机器人提供"感知+控制"一体化解决方案

③知名巨头背书：服务谷歌、华为等头部客户，产品已通过车规级验证，可快速切入机器人市场

聚能创芯是国内GaN功率器件领域的核心企业之一，赛微电子通过参股该公司，实现了“外延材料+器件设计”的产业链协同，这也是国内半导体企业降低对外技术依赖的典型布局方式之一。

赛微电子的氮化镓战略是打造IDM（垂直整合制造）模式。聚能晶源（外延材料）、聚能创芯（器件设计）以及赛微电子在山东青州投资的“聚能国际”（芯片制造）共同构成了完整的氮化镓产业链。地方政府的报道也明确指出，这三家公司结合形成了“集设计、制造、封测、应用于一体的完整产业链”。

通过参股公司的战略布局，赛微电子已成为连接"氮化镓材料-器件-应用"的关键枢纽，有望在未来随着两大市场爆发，实现业绩与估值的双重提升。$赛微电子(SZ300456)$