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

5年增长515倍!TI、意法、安世等抢夺GaN汽车市场

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”。

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