AlexLidow指出，當(dāng)前氮化鎵技術(shù)在多個關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破，從基礎(chǔ)材料研發(fā)到終端應(yīng)用落地，都展現(xiàn)出了前所未有的發(fā)展活力。在材料端，氮化鎵的制造工藝不斷優(yōu)化，良品率顯著提升，成本逐漸降低，這為其大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。

以某知名半導(dǎo)體材料企業(yè)為例，通過自主研發(fā)的新型晶體生長技術(shù)，使得氮化鎵襯底的缺陷密度大幅降低，生產(chǎn)效率提高了30%，有效推動了氮化鎵材料成本的下降。

圖片來源：拍信網(wǎng)正版圖庫

在應(yīng)用層面，氮化鎵更是展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢。隨著5G通信網(wǎng)絡(luò)的全面鋪開，基站對高效、小型化的功率器件需求激增，氮化鎵憑借其高電子遷移率、低導(dǎo)通電阻等特性，成為了5G基站射頻器件的理想選擇。目前，已有多家通信設(shè)備制造商在其新一代基站設(shè)備中采用了氮化鎵射頻芯片，信號傳輸效率提升了20%，能耗降低了15%。

在新能源汽車領(lǐng)域，氮化鎵同樣大顯身手。電動汽車的快充系統(tǒng)對功率器件的性能要求極高，氮化鎵功率模塊能夠顯著提升充電速度，縮短充電時間，同時減少能量損耗。部分高端電動汽車品牌已開始在其充電系統(tǒng)中引入氮化鎵技術(shù)，用戶反饋充電時長較以往縮短了近30分鐘，續(xù)航里程也因能量轉(zhuǎn)換效率的提升而有所增加。

回顧氮化鎵的發(fā)展歷程，從實(shí)驗(yàn)室的理論研究到如今的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，每一步都凝聚著科研人員和企業(yè)的不懈努力。早期，氮化鎵技術(shù)面臨著諸多挑戰(zhàn)，如材料生長難度大、器件穩(wěn)定性差等。

但隨著全球科研投入的不斷增加和企業(yè)的積極參與，這些難題逐漸被攻克。如今，氮化鎵技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、通信、工業(yè)、汽車等多個領(lǐng)域，市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大。

AlexLidow的觀點(diǎn)得到了行業(yè)內(nèi)部分專家的認(rèn)同。他們認(rèn)為，氮化鎵技術(shù)的臨界點(diǎn)到來，不僅意味著該技術(shù)將在現(xiàn)有應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步深化，還將催生一系列新的應(yīng)用場景和商業(yè)模式。

未來，隨著氮化鎵技術(shù)的不斷成熟和成本的進(jìn)一步降低，其在人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用也將成為可能。

對于相關(guān)企業(yè)而言，氮化鎵臨界點(diǎn)的到來既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。一方面，企業(yè)需要加大研發(fā)投入，不斷提升技術(shù)水平，以搶占市場先機(jī)；另一方面，還需加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作，共同推動氮化鎵產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。（集邦化合物半導(dǎo)體整理）

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目前，功率氮化鎵在消費(fèi)電子領(lǐng)域應(yīng)用已漸入佳境，并正在逐步向各類應(yīng)用場景滲透。整體來看，功率氮化鎵產(chǎn)業(yè)已進(jìn)入快速發(fā)展階段。

功率氮化鎵產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀淺析

從技術(shù)方面來看，9月11日英飛凌宣布，其已成功開發(fā)出全球首款12英寸功率氮化鎵晶圓。英飛凌表示，12英寸晶圓與8英寸晶圓相比，每片能多生產(chǎn)2.3倍數(shù)量的芯片，技術(shù)和效率顯著提升。

12英寸氮化鎵技術(shù)的一大優(yōu)勢是可以利用現(xiàn)有的12英寸硅晶圓制造設(shè)備，有利于加快全面規(guī)模化量產(chǎn)并降低產(chǎn)線建設(shè)成本。

從產(chǎn)業(yè)化方面來看，消費(fèi)電子仍然是功率氮化鎵產(chǎn)業(yè)的主戰(zhàn)場，并由快速充電器迅速延伸至家電、智能手機(jī)等領(lǐng)域。

在當(dāng)前十分火熱的新能源汽車領(lǐng)域，越來越多的氮化鎵相關(guān)廠商開始探索氮化鎵車用可能性。其中，車載充電機(jī)（OBC）被視為最佳突破點(diǎn)，第一個符合汽車AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的功率氮化鎵產(chǎn)品在2017年發(fā)布，截至目前，已有多家廠商推出豐富的汽車級產(chǎn)品。

AI技術(shù)的演進(jìn)，帶動算力需求持續(xù)攀升，CPU/GPU的功耗問題日益顯著。為了應(yīng)對更高端的AI運(yùn)算，服務(wù)器電源的效能、功率密度必須進(jìn)一步提高，氮化鎵已成為關(guān)鍵解決技術(shù)之一。

而在機(jī)器人等電機(jī)驅(qū)動場景，氮化鎵的應(yīng)用潛力也正在逐漸浮現(xiàn)。TI、EPC等持續(xù)推動著氮化鎵于電機(jī)驅(qū)動領(lǐng)域的應(yīng)用，并不斷吸引新玩家進(jìn)入。

從市場規(guī)模來看，TrendForce集邦咨詢認(rèn)為，功率氮化鎵產(chǎn)業(yè)正處于關(guān)鍵的突圍時刻，幾大潛力應(yīng)用同步推動著產(chǎn)業(yè)規(guī)模加速成長。

根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新《2024全球GaN Power Device市場分析報告》顯示，2023年全球氮化鎵功率元件市場規(guī)模約2.71億美元，至2030年有望上升至43.76億美元，CAGR（復(fù)合年增長率）高達(dá)49%。其中非消費(fèi)類應(yīng)用比例預(yù)計會從2023年的23%上升至2030年的48%，汽車、數(shù)據(jù)中心和電機(jī)驅(qū)動等場景為核心。

“助燃”機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，為什么是氮化鎵？

從氮化鎵功率器件市場規(guī)模數(shù)據(jù)不難看出，盡管目前功率氮化鎵的主戰(zhàn)場仍然是消費(fèi)電子市場，但未來在汽車、數(shù)據(jù)中心和電機(jī)驅(qū)動等場景的應(yīng)用能見度較高，規(guī)模有望占據(jù)半壁江山。

而在除消費(fèi)電子之外的各類潛力應(yīng)用場景中，以電機(jī)驅(qū)動為基礎(chǔ)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)特別是人形機(jī)器人領(lǐng)域是功率氮化鎵當(dāng)前導(dǎo)入進(jìn)度較慢但未來有著廣闊應(yīng)用空間的市場。

根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新研究，在2025年各機(jī)器人大廠逐步實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的前提下，預(yù)估2027年全球人形機(jī)器人市場產(chǎn)值有望超越20億美元，2024年至2027年間的市場規(guī)模年復(fù)合成長率將達(dá)154%。

人形機(jī)器人市場規(guī)模增長的原因是多方面的，包括科技進(jìn)步、市場需求、政策支持等。從技術(shù)方面來看，機(jī)器人的核心系統(tǒng)構(gòu)成包括傳感系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)以及電池系統(tǒng)。這其中，氮化鎵有非常豐富的應(yīng)用場景，包括電機(jī)控制、激光雷達(dá)系統(tǒng)、DC-DC轉(zhuǎn)換器以及電池BMS等。

人形機(jī)器人的動力核心是電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動芯片，電機(jī)驅(qū)動芯片是電機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高效控制的關(guān)鍵，這也是電機(jī)驅(qū)動芯片導(dǎo)入氮化鎵技術(shù)的最主要原因。氮化鎵技術(shù)導(dǎo)入電機(jī)驅(qū)動芯片后，為機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)提供了更高的能效比、更優(yōu)的熱管理和更合理化的設(shè)計。

具體來看，氮化鎵器件的應(yīng)用，提升了系統(tǒng)整體效率、減輕了重量和體積、延長了機(jī)器人使用壽命并增強(qiáng)其在各種工作環(huán)境中的可靠性。

而在激光雷達(dá)系統(tǒng)中，使用氮化鎵器件與使用傳統(tǒng)的硅器件相比，展現(xiàn)出了更快的響應(yīng)速度和更低的功耗，使得雷達(dá)系統(tǒng)能夠以更窄的脈沖寬度、更大的峰值電流和更高的功率運(yùn)行，從而顯著提升圖像的分辨率和系統(tǒng)的整體表現(xiàn)。

整體來看，氮化鎵功率器件正在機(jī)器人的運(yùn)動、感官等重要零部件發(fā)揮作用，推動機(jī)器人的普及應(yīng)用。

部分功率器件大廠進(jìn)軍機(jī)器人領(lǐng)域

在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)氮化鎵應(yīng)用需求驅(qū)動下，TI、EPC、納微、東漸氮化鎵等企業(yè)圍繞機(jī)器人應(yīng)用開始了在氮化鎵業(yè)務(wù)方面的新一輪群雄逐鹿，并各自取得了一定的成果。

TI在今年7月推出了適用于電機(jī)集成式伺服驅(qū)動器和機(jī)器人應(yīng)用的48V、850W小型三相氮化鎵逆變器參考設(shè)計TIDA-010936。同月，東漸氮化鎵與海神機(jī)器人簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同研發(fā)新一代高性能芯片，以推進(jìn)智慧物業(yè)管理機(jī)器人場景應(yīng)用。

8月在PCIM Asia 2024展會上，EPC展示了一款人形機(jī)器人樣品。該機(jī)器人中的一些關(guān)節(jié)組件采用了氮化鎵技術(shù)。

10月，納微半導(dǎo)體正式發(fā)布了新一代高度集成的氮化鎵功率芯片GaNSlim系列，納微開啟進(jìn)入48V AI數(shù)據(jù)中心、電動汽車和機(jī)器人市場。

此外，今年國內(nèi)也有一起工業(yè)機(jī)器人搭載氮化鎵技術(shù)的案例落地——新工綠氫在年初推出自主研發(fā)設(shè)計的“天工一號”自動駕駛充電機(jī)器人。

總結(jié)

盡管目前已有不少氮化鎵相關(guān)廠商涉足機(jī)器人領(lǐng)域，但短期內(nèi)氮化鎵技術(shù)在機(jī)器人場景的應(yīng)用仍然面臨挑戰(zhàn)。

相較于傳統(tǒng)的硅基半導(dǎo)體材料，氮化鎵的制備成本較高，這主要是由于其制備過程需要昂貴的原材料和設(shè)備，以及較高的能耗。如何降低氮化鎵的制備成本，提高其市場競爭力，是氮化鎵市場應(yīng)用當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)之一；此外，如何提高氮化鎵器件的穩(wěn)定性和壽命，確保其在實(shí)際應(yīng)用中的可靠性，也是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

隨著成本的進(jìn)一步下探以及可靠性持續(xù)提升，氮化鎵技術(shù)將向AI數(shù)據(jù)中心、電動汽車、機(jī)器人等要求更嚴(yán)苛的領(lǐng)域進(jìn)一步滲透。

長遠(yuǎn)來看，機(jī)器人特別是人形機(jī)器人的大規(guī)模應(yīng)用，將使人們的生活更加便捷和舒適，未來發(fā)展?jié)摿薮?，前景是光明的。隨著人形機(jī)器人市場規(guī)模的持續(xù)增長，氮化鎵產(chǎn)業(yè)有望吃到又一波紅利。（文：集邦化合物半導(dǎo)體Zac）

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EPC稱，這是市場上導(dǎo)通電阻最低的GaN FET，與EPC的上一代產(chǎn)品相比，功率密度提高了一倍。

EPC2361具有典型的RDS（開）僅為1mΩ，采用耐熱增強(qiáng)型QFN封裝，頂部裸露，尺寸小巧，為3 mm x 5 mm。最大RDS（開）x EPC2361面積為15 mΩ*mm2–比同類100 V Si MOSFET小5倍以上。

source：EPC

憑借其超低導(dǎo)通電阻，該器件可在功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)更高的功率密度和效率，從而降低能耗和散熱。這一突破對于大功率PSU AC-DC同步整流、數(shù)據(jù)中心的高頻DC-DC轉(zhuǎn)換、電動汽車的電機(jī)驅(qū)動、機(jī)器人、無人機(jī)和太陽能MPPT等應(yīng)用尤為重要。

EPC首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Alex Lidow表示：“我們新的1 mΩ GaN FET持續(xù)突破GaN技術(shù)的極限，使我們的客戶能夠創(chuàng)建更高效、更緊湊、更可靠的電力電子系統(tǒng)?！?/p>

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