5年增长515倍！TI、意法、安世等抢夺GaN汽车市场

第三代半导体风向 · 2021-05-26

近来，发布了车规级的GaN的企业越来越多，意法半导体、EPC、Transphorm、GaN Systems、德州仪器和Nexperia等相继推出了符合AQC标准的产品。

据行业人士估算，2025年新能源汽车将为GaN贡献近400亿元营收，甚至未来5年将增长515多倍。

据透露，目前特斯拉、联合汽车电子、Marelli和法国的BrightLoop等众多汽车企业都已经在联合研发GaN方案。行业人士认为，GaN将颠覆汽车电子设计，甚至比SiC好10倍。

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未来5年增长515倍

汽车GaN需求近400亿元？

根据Yole最新报告，GaN在汽车领域将实现快速发展，2020到2026年的复合增长率达到185%。2020年GaN在这一领域的营收的营收仅30万美元（约192万人民币），预计2026年将超过1.55亿美元（约10亿人民币），约为2020年的515倍（.点这里看全文.）。

不过，行业人士普遍反映该数字偏小。据GaN Systems首席执行官Jim Witham估算，目前GaN全球市场的规模约为80亿美元（约512亿人民币），到2025年将增长到180亿美元（约1252亿人民币），其中60亿美元（约384亿人民币）将来自电动汽车。

同时，Witham还表示，电动汽车市场非常诱人，“燃油车中的半导体价值约为200美元/辆，而电动汽车中的半导体价值约为600美元，多出了400美元的巨大全新的市场。”

TI、意法、安世等7股力量

推动GaN进军汽车市场

据“三代半风向”观察，最近有7股力量在推车规级GaN产品。

? 前段时间，imec和AIXTRON宣布，8英寸硅基GaN的工作电压已经达到1200V，硬击穿电压超过1800V（.点这里.）。

? 5月6日，意法半导体发布了高性能车规级GaN产品系列STi2GaN，目前已经与主要合作伙伴建立密切合作关系。

? 5月11日，宜普电源转换公司（EPC）推出了1.5kW的两相48V/12V双向转换器EPC9137。

? 早在2019年11月，安世半导体（Nexperia）就发布了首款AEC-Q101认证的650V、50mΩ氮化镓功率器件。3月11日，安世半导体宣布与联合汽车电子（UAES）达成合作，双方将在车载充电器、高压DC-DC直流转换器等项目中开展研发合作。

? 2019年2月，Transphorm发布了通过汽车（AEC-Q101）认证的第三代GaN FET。2020年5月，Marelli宣布与Transphorm建立了合作伙伴关系，提高对电动汽车技术的投资。2020年12月，Transphorm发布了专为电动汽车设计的SuperGaN首个样品。

? 2020年12月，德州仪器（TI）推出了首款带集成驱动器、内部保护和有源电源管理的650V和600V GaN FET，分别面向汽车和工业应用。据介绍，TI的GaN经过了长达4000万小时的可靠性测试，可以承受高于720V的浪涌。

? 2020年10月20日，GaN Systems推出通过AEC-Q101认证的650V、60A晶体管系列。

颠覆汽车设计？

GaN比SiC好10倍？

目前，GaN仅用于电动汽车中的车载充电器和DC/DC转换器。随着GaN的工作电压将追上SiC（1.2 kV及更高），因此，GaN Systems战略营销副总裁Paul Wiener认为，GaN FET将是EV牵引逆变器、车载充电器（OBC）和DC / DC转换器等高功率应用的潜在选择。

在逆变器应用方面，Wiener透露，2020年GaN Systems与客户合作进行了对比测试，以Tesla Model S为例，相比传统的Si IGBT牵引逆变器，GaN逆变器续航能力增加了6-10％，而且GaN解决方案将冷却系统尺寸减小了40％。据了解，法国BrightLoop在其DC / DC转换器系列中整合了GaN Systems的晶体管。

据GaN Systems估计，GaN可以为电动汽车制造商节省11亿美元（约70亿人民币），并将续航里程增加6％以上。

德州仪器GaN产品营销团队成员Ramanan Natarajan指出，“以氮化镓制作的宽能隙开关，加上优化的高速闸极驱动器，未来可望颠覆整个产业，因为这种组合能减少磁性元件体积60%，大幅降低整体重量与成本”。

预计到2025年，全球售出的每10辆汽车中，就有一辆是48V轻度混动车。根据EPC的测算，与硅MOSFET解决方案相比，他们公司的DC/DC转换器速度提高了3倍、体积和重量减轻了35％以上，而且效率提高了1.5％，并降低了整个系统的成本。

甚至相比SiC方案，Wiener认为，从性能、成本、生产能力和可靠性这些标准来看，GaN甚至比SiC好2-10倍。“我们看到客户默认使用GaN，他们通常在800V及更高的应用中才选择使用SiC。”

根据Transphorm的说法，与SiC相比，他们的Gen V GaN FET功率损耗降低了25％以上，“这极大地增强了GaN在EV电源转换市场中的潜力”。