雖然業(yè)內(nèi)關(guān)注氮化鎵(GaN)已經(jīng)好些年，但是其商業(yè)化程度還待進一步提升，不論是與傳統(tǒng)的硅(Si)還是與碳化硅(SiC)相比，GaN在市場和產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模方面都在處于追趕者的位置。yYiesmc

最近GaN的一系列新動態(tài)，預(yù)示著該材料在各類應(yīng)用中的商用正在加速。在如今的各類展會和高峰論壇上，眾多搭載GaN器件的新設(shè)備亮相，其中包括新興的機器人和需求旺盛的數(shù)據(jù)中心。yYiesmc

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EPC在PCIM Aisa 2024 展出人形機器人和機器狗yYiesmc

GaN技術(shù)能為以上應(yīng)用帶來哪些優(yōu)勢？參與競爭的廠商如何發(fā)力GaN賽道？《國際電子商情》采訪了宜普電源轉(zhuǎn)換公司(EPC)的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Alex Lidow博士，他針對上述問題分享了自己獨到的觀點。yYiesmc

他指出，GaN的應(yīng)用潛力非常大，EPC針對GaN的策略是：“先‘拿’下部分細分市場，然后從點到面逐個擊破其他市場”。Lidow博士擁有36項功率半導(dǎo)體技術(shù)專利，是HEXFET®功率MOSFET的共同發(fā)明者。yYiesmc

人形機器人、AI服務(wù)器、汽車均是重點

目前，EPC專注于使用GaN技術(shù)的低壓電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品(主要是15V-350V)，主要針對需要高頻率、低噪聲和高效率的應(yīng)用。其產(chǎn)品主要包括eGaN FET系列和GaN IC系列，針對不同的應(yīng)用需求提供了多樣化的選擇，從而在電源轉(zhuǎn)換、電動汽車充電器、無線充電、工業(yè)自動化和消費電子等多個領(lǐng)域中得到應(yīng)用。yYiesmc

目前，EPC聚焦人形機器人、數(shù)據(jù)中心、汽車等應(yīng)用。在近期的PCIM Aisa展上，EPC重磅展示了其人形機器人解決方案。據(jù)現(xiàn)場的EPC工程師介紹，展示的機器人的所有關(guān)節(jié)都使用了EPC GaN器件，機器人的眼睛采用了激光雷達方案，激光雷達也內(nèi)置了GaN器件。yYiesmc

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EPC GaN器件在人形機器人上的應(yīng)用yYiesmc

該工程師透露說：“關(guān)節(jié)運動需要精細的控制，機器人的關(guān)節(jié)體積很小，因此在關(guān)節(jié)處應(yīng)用氮化鎵器件，可極致發(fā)揮其體積小、性能好的優(yōu)勢。另外，GaN器件也能夠為機器人提供高效的電流管理，這對于保證機器人的穩(wěn)定運行和延長使用壽命至關(guān)重要。”據(jù)介紹，在接下來的幾年，EPC會持續(xù)關(guān)注激光雷達和機器人關(guān)節(jié)的應(yīng)用。yYiesmc

除了機器人之外，EPC也看好GaN在AI服務(wù)器的應(yīng)用。所有的AI服務(wù)器都需要進行高效的電流轉(zhuǎn)換，而GaN器件因其高效率、低損耗和快速開關(guān)特性，成為了理想的電源轉(zhuǎn)換解決方案組件。為此，EPC已經(jīng)為多個客戶的AI服務(wù)器提供了增強設(shè)計的電源轉(zhuǎn)換解決方案，這些方案能夠滿足高功率密度的需求，提高效率并降低系統(tǒng)成本。yYiesmc

GaN在汽車應(yīng)用中具有多種用途，比如，可用于車載充電器(OBC)、DC-DC轉(zhuǎn)換器、電機驅(qū)動器、前照燈和尾燈的LED照明系統(tǒng)、電動汽車的無線充電系統(tǒng)、汽車電源管理系統(tǒng)、自動駕駛汽車的激光雷達系統(tǒng)、車載娛樂系統(tǒng)等場景。yYiesmc

Lidow博士補充說，公司正密切關(guān)注汽車行業(yè)的多樣化機遇。GaN器件憑借其卓越的高效率、高頻操作特性、低熱損耗以及緊湊的封裝設(shè)計，不僅能夠顯著提升汽車的性能和燃油效率，還能有效降低整車的重量和體積。yYiesmc

總的來說，EPC將繼續(xù)深化GaN技術(shù)在關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用，鞏固其在全球功率半導(dǎo)體市場的領(lǐng)導(dǎo)地位，并助力實現(xiàn)更高效、更環(huán)保的電子設(shè)備。yYiesmc

GaN在加速商業(yè)化進程

實際上，GaN的商業(yè)化并不算太快。它除了在手機快充(PD)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了數(shù)億級的出貨之外，在汽車、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的還需進一步實現(xiàn)落地，業(yè)界也一直在努力推動GaN的全面商業(yè)化。yYiesmc

TrendForce報告顯示，2023年全球GaN功率元器件市場規(guī)模約為2.71億美元，預(yù)計到2030年將上升至43.76億美元，復(fù)合年增長率(CAGR)高達49%。在市場規(guī)?？焖僭鲩L的背景下，GaN在應(yīng)用領(lǐng)域擴展、技術(shù)發(fā)展和市場競爭方面，也呈現(xiàn)出了一些積極趨勢，這似乎預(yù)示著GaN的商用速度在加快。yYiesmc

在應(yīng)用領(lǐng)域擴展方面，GaN在數(shù)據(jù)中心、機器人、新能源汽車、光伏、5G通信等領(lǐng)域有了新進展，近年來在各種展會、高峰論壇等活動上，我們看到了很多展商展出了新的GaN應(yīng)用；yYiesmc

在市場競爭方面，全球GaN行業(yè)在過去一年里并購動態(tài)頻現(xiàn)，比如英飛凌完成對GaN Systems的收購，瑞薩電子宣布收購Transphorm，Guerrilla RF收購了Gallium Semiconductor的GaN功率放大器和前端模塊產(chǎn)品組合，格羅方德宣布收購Tagore Technology的功率GaN技術(shù)及知識產(chǎn)權(quán)組合，Power Integrations宣布達成協(xié)議收購Odyssey Semiconductor的資產(chǎn)……這預(yù)示著該技術(shù)正逐漸走向成熟，GaN產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)正通過并購來完善自己的產(chǎn)業(yè)化能力；yYiesmc

在技術(shù)發(fā)展方面，近日英飛凌宣布成功研發(fā)出全球首款12英寸(300毫米)功率GaN晶圓技術(shù)，這標(biāo)志著氮化鎵技術(shù)在半導(dǎo)體行業(yè)的重要進步，意味著更高效、更大規(guī)模生產(chǎn)氮化鎵器件成為可能。與傳統(tǒng)的8英寸晶圓相比，12英寸晶圓每片能多生產(chǎn)2.3倍數(shù)量的芯片，該技術(shù)突破預(yù)計可提高設(shè)備性能，實現(xiàn)更高的效率、更小的尺寸、更輕的重量和更低的總體成本。yYiesmc

現(xiàn)階段，GaN產(chǎn)業(yè)正處于爆發(fā)的前夕，大家針對該技術(shù)的布局和規(guī)劃，都可能是奪得發(fā)展先機的關(guān)鍵因素。Lidow博士坦誠地表示，EPC自2007年成立以來，專注于GaN功率器件的研發(fā)和商業(yè)化，致力于推動電力電子行業(yè)的發(fā)展，EPC走在技術(shù)研發(fā)前端，針對人形機器人和AI服務(wù)器開發(fā)產(chǎn)品。“從最擅長的小領(lǐng)域著手，先攻克部分細分市場，再慢慢擴大業(yè)務(wù)范圍”，是最有利于公司發(fā)展的策略。yYiesmc

EPC助力GaN商業(yè)化

隨著業(yè)內(nèi)出現(xiàn)多個積極趨勢，業(yè)界針對GaN技術(shù)的展望也變得更加明朗。而在推動GaN商業(yè)化的過程中，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)需堅持正確的發(fā)展方向，積極應(yīng)對各種挑戰(zhàn)。這些關(guān)鍵發(fā)展方向和挑戰(zhàn)包括：技術(shù)創(chuàng)新與成本下降，市場教育與推廣，產(chǎn)業(yè)鏈合作，政策支持與標(biāo)準(zhǔn)制定，改善生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制、器件一致性和長期穩(wěn)定性等問題。yYiesmc

某個技術(shù)能否批量商用？“成本”是一個相當(dāng)重要的因素。在很多情況下，即使大家都知道某個技術(shù)可實現(xiàn)更好的性能，但如果其使用成本超過了大家的心理預(yù)期，該技術(shù)也很難在市場上大范圍商用。而GaN器件也一直有面臨成本問題。yYiesmc

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EPC的全系列產(chǎn)品yYiesmc

針對這一話題，Lidow博士介紹說，EPC的GaN器件具備成本效益優(yōu)勢。EPC的GaN器件是在硅生產(chǎn)線上生產(chǎn)的，例如EPC 2045 100V GaN-on-Silicon晶體管通過在硅晶圓上生長氮化鋁(AlN)和GaN層來制造，這些層為構(gòu)建GaN晶體管提供了基礎(chǔ)。這個制造過程利用了現(xiàn)有的生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施，生產(chǎn)步驟相對較少。yYiesmc

除了成本效益優(yōu)勢之外，EPC也在推動市場教育與推廣、產(chǎn)業(yè)鏈合作。Lidow博士與其他人共同著作的《氮化鎵晶體管—高效功率轉(zhuǎn)換器件》(第三版)，是半導(dǎo)體行業(yè)首本關(guān)于氮化鎵晶體管高效功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用的教科書。目前，該教科書正在被美國的高校使用，旨在為業(yè)界培養(yǎng)下一代工程師。yYiesmc

而針對已經(jīng)參加工作的工程師，EPC也會提供關(guān)于GaN的培訓(xùn)資源，比如該公司會不定期舉辦技術(shù)研討會，研討會上不僅有專家進行技術(shù)分享，會議上還設(shè)有問答環(huán)節(jié)，為工程師在使用GaN器件過程中面臨的問題答疑解惑。yYiesmc

同時，EPC也在關(guān)注氮化鎵在AI服務(wù)器領(lǐng)域(數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域)的應(yīng)用。隨著AI技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心對電源轉(zhuǎn)換的需求增加，這為氮化鎵技術(shù)提供了新的增長機會。該公司預(yù)計：2024年來自服務(wù)器市場的收入將比2023年提升3倍，2025年來自服務(wù)器市場的收入也會比2024年高3倍。yYiesmc

在產(chǎn)業(yè)鏈合作方面，由于EPC是Fabless企業(yè)，其GaN器件需要代工廠來進行生產(chǎn)。Lidow博士指出，漢磊(Episil)、世界先進(VIS)都是EPC的合作伙伴。與這些代工廠的合作有助于EPC擴大其GaN器件的生產(chǎn)能力和市場覆蓋。據(jù)了解，世界先進與EPC簽訂了一項GaN功率半導(dǎo)體多年生產(chǎn)協(xié)議，EPC公司將從2023年初開始使用世界先進的8英寸晶圓制造平臺，生產(chǎn)高性能GaN晶體管和GaN功率IC。yYiesmc

而在產(chǎn)品的分銷環(huán)節(jié)，EPC除了與全球分銷巨頭艾睿電子(Arrow)合作之外，還與德捷電子(DigiKey)、世強硬創(chuàng)平臺(Seskorm)、孚佑實業(yè)有限公司(Elecbiz)等分銷商保持著持續(xù)合作的關(guān)系，這些電子元器件分銷商幫助EPC將產(chǎn)品推廣至更廣泛的市場和應(yīng)用領(lǐng)域。yYiesmc

當(dāng)然，來自政府的政策支持和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，對于GaN技術(shù)的健康發(fā)展也至關(guān)重要。在筆者看來，GaN行業(yè)需要政府制定相關(guān)的安全規(guī)范、測試標(biāo)準(zhǔn)和認證流程。而這些具體措施包括：給予GaN企業(yè)研發(fā)資助、稅收優(yōu)惠，支持企業(yè)市場推廣、制定嚴格的產(chǎn)品安全規(guī)范、制定長期的可靠性測試標(biāo)準(zhǔn)等。yYiesmc