英飞凌：GaN潜力巨大，2025年采用率将显著提高

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新岁启封，万象更新，我们“行家瞭望”栏目也再度出发，继续为大家带来第三代半导体行业的前沿资讯与深度洞察。

近日，英飞凌高级副总裁兼总经理、GaN系统业务线负责人Johannes Schoiswohl博士对外发表了一篇文章，强调了GaN技术在未来几年内的巨大潜力，这一观点与EPC创始人不谋而合（.点这里.），也与我们一直以来对第三代半导体行业发展趋势的判断相契合，详情请看：

英飞凌2025年GaN技术展望

多行业采用临界点与能效提升

在全球气候变化和环境可持续性挑战面前，英飞凌科技公司始终站在创新前沿，利用硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）等所有相关半导体材料的力量，推动脱碳和数字化进程。

在英飞凌发布的《2025年GaN功率半导体预测电子书》中，他们指出，GaN被强调为一种具有变革性的半导体材料，将在消费电子、移动出行、住宅太阳能、电信和AI数据中心等多个行业中彻底改变我们对能效和脱碳的思维方式。GaN在终端客户应用中提供了显著的优势，包括高效性能、更小尺寸、更轻重量和更低的整体成本。尽管USB-C充电器和适配器一直是GaN应用的先锋，但GaN目前正朝着在更多行业的采用临界点迈进，显著推动了基于GaN的功率半导体市场。

Johannes Schoiswohl表示：“英飞凌致力于通过基于所有半导体材料（Si、SiC和GaN）的创新来推动脱碳和数字化进程。随着GaN在效率、密度和尺寸方面的优势逐渐显现，其在全面电源系统中的重要性将不断增加。鉴于GaN与硅的成本平价已近在咫尺，我们预计从今年开始及以后，GaN的采用率将显著提高。”

此外，Johannes Schoiswohl还分享了对GaN发展的相关见解：

GaN是系统级竞争胜出的关键：GaN因其在效率、密度和尺寸方面的产品优势，将在综合电力系统中发挥关键作用。

创新依赖于合作：除了组件优化，整个行业需要共同努力推动创新，包括封装、多源采购和制造创新，以建立一个健全的生态系统。

成本平价即将实现：GaN与硅的成本平价即将实现，同时还有其他材料的混合方法，为客户创造更多利益。

英飞凌作为电力系统的领导者，致力于扩大、推进并使GaN市场成为可能，通过其广泛的产品和IP组合、最高的质量标准以及尖端创新，如12英寸GaN晶圆制造、集成GaN解决方案、双向开关（BDS）技术和系统IC能力，每天都在证明其领导地位。

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GaN技术应用潜力巨大

席卷AI数据中心、EV、机器人等市场

Johannes Schoiswohl总结道，GaN技术在提高效率和减少环境影响方面拥有巨大潜力，特别是在信息和通信技术（ICT）领域，该领域的二氧化碳排放量甚至高于航空业。GaN半导体因其高速性能和减少的碳足迹被视为电子领域的游戏规则改变者，有助于制造商生产更小、更高效的设备。

GaN的有效利用对于实现2025年及以后的可持续性目标至关重要，不仅推动了多个技术领域的进步，也有助于企业和整个社会的可持续性目标。GaN的采用与其成本密切相关，预计随着GaN价格的降低，其在工业、汽车等更多领域的应用将更加广泛：

一、消费类市场：

机器人技术：

整体机器人市场正准备显著增长，预计今年将达到998亿美元到1100亿美元之间，到2030年市场价值预计将增长98.2%到132.7%。预计机器人技术将因GaN提升的效率和紧凑性而广泛采用，特别是在人形机器人、护理机器人和送货无人机领域。

随着机器人技术整合自然语言处理和计算机视觉等人工智能的进步，GaN将为紧凑、高性能设计提供所需的效率。将逆变器集成到电机外壳内可以消除逆变器散热器，同时减少每个关节/轴的布线并简化电磁兼容性设计。

USB-C适配器和充电器

GaN使得USB-C充电器的尺寸显著减小，同时增加其输出功率。像苹果、三星、戴尔、惠普、雷蛇、华硕、安克等领先品牌现在正积极采用GaN技术，提供能够提供高达300瓦功率的紧凑充电器。GaN还成为产品品牌的关键部分，如顶级消费品牌的“GaN驱动”充电器。

GaN驱动的USB-C适配器和充电器将主导市场，提供紧凑、高输出的解决方案，同时在能源效率和环境可持续性方面树立新的基准。到2030年，消费应用预计将占总功率GaN器件市场的52%以上，显示GaN在脱碳和数字化中的关键作用。

家电市场

Johannes Schoiswohl强调了GaN技术在家电市场的应用前景，特别是在提高能效、降低能耗和减少系统成本方面。预计GaN将在家电市场中获得显著吸引力，并在未来四年内实现快速增长。

GaN技术的优势包括：提高功率转换效率，减少能耗；减少电磁干扰（EMI），提高电机运行速度；降低电机噪音，提高系统可靠性；减少散热器的需求，节省成本。GaN技术的应用可以帮助制造商满足能源法规要求，提高能效评级，从而影响消费者的购买决策。

这些优势使得GaN技术成为现代家电设计中一个有吸引力的替代方案，有助于推动家电市场的创新和脱碳。

二、住宅太阳能和能源存储系统（ESS）

在住宅太阳能和能源存储系统（ESS）中的应用中，GaN技术预计将提高这些系统的效率和性能，同时降低成本。GaN设备在太阳能微型逆变器中的优势包括处理更高功率水平的能力、更快的切换时间以及减少热量产生。此外，GaN双向开关（BDS）在V2X系统中提供了高效的能源流动控制和安全可靠的操作。

在功率优化系统中，GaN技术提高了功率密度和效率，并改善了热性能，从而提高了系统的可靠性。在混合/串式逆变器中，GaN技术有助于降低系统成本、提高功率密度和效率，特别是在能源存储系统中，GaN技术可以有效地管理电网、能源存储系统和负载之间的能量流动。

三、电动汽车领域

OBC/DC-DC：

GaN预计将在车载充电器（OBC）和DC-DC转换器等汽车应用中获得更高的渗透率，这得益于其独特的电气参数、更高的集成选项和市场成熟度的提高。

GaN在移动出行应用中的采用将继续获得动力，预计到2025年底或2026年初将有第一批生产就绪的设计。汽车原始设备制造商和供应商正在积极验证GaN解决方案的质量、稳健性和成本效益，为广泛部署做准备。

牵引逆变器：

牵引逆变器是电动汽车高功率传动系统的核心。

在400V传动系统中，GaN的卓越开关性能可以进一步减少逆变器损耗，特别是在轻负载条件下。在效率增益下，GaN可以延长行驶里程或使车辆能够使用更小、更便宜的电池。此外，由于GaN可以在12英寸晶圆上制造，它可能会成为400伏牵引逆变器系统中具有成本竞争力的宽带隙（WBG）解决方案。

GaN还支持800V系统的未来应用趋势。通过采用3级拓扑结构的“T型”逆变器，额外提高3-4个百分点的效率，减少电动机损耗。特别是，双向GaN开关在800V T型3级逆变器中起到关键作用，它能够替换传统两个背靠背的开关，提升效率并降低半导体尺寸及成本，是结合650V双向GaN与1200V单向硅或碳化硅器件的系统级创新的典范，充分发挥了不同半导体技术的优势。

48V电源架构

随着对汽车性能要求的提升，48伏电源架构因能有效减少电流和线束厚度，正逐渐取代传统的12伏系统，预计到2028年市场将增长26.7%。

GaN技术在这一转变中扮演关键角色，其高电子迁移率和宽带隙特性有助于实现低电阻和低开关损耗，提升系统效率，同时支持高开关频率，使电源转换系统更小更轻。此外，GaN晶体管的低反向恢复电荷特性减少了能量损失并改善了热性能，使其成为48伏汽车系统中DC-DC转换器的理想选择。

四、电信和基础设施

电信/5G：

GaN技术正推动5G基站的发展，提升能效和扩展性，以适应AI驱动的电信网络需求。其高效率和散热能力使其非常适合现代5G基站，同时在数据中心和AI系统等领域也展现出巨大潜力。随着AI与电信的融合，GaN将在塑造未来智能系统中发挥关键作用。

AI数据中心：

氮化镓技术在AI数据中心的应用预计将显著降低能源消耗和冷却需求，满足AI和高性能计算不断增长的需求。随着全球AI数据中心的电力消耗预计到2030年将显著增加，对能够处理与AI服务器相关巨大负载的先进电源解决方案的需求也在增长。GaN不仅提高了功率密度，还减少了数据中心内的能量损失和冷却需求，从而提高了整体能源利用效率。

此外，结合GaN、硅和碳化硅（SiC）的混合架构为AI数据中心提供了一种平衡的方法来满足不同的需求。这种模块化方法允许每种技术在其最擅长的领域中使用，创建一个协同系统，最大化效率和功率密度。随着数据中心规模和复杂性的持续增长，GaN对于实现下一代节能和高密度电源解决方案至关重要。

英飞凌在GaN研发方面持续投入

2025年及以后GaN将大有可为

所有行业面临的共同挑战是能源依赖性的增加和改善能源平衡以促进地球的可持续性。技术是解决这一挑战的关键。在预测电子书中，我们展示了GaN在机器人、电动汽车、充电器和AI数据中心等多种应用中的效率和效果。GaN的广泛应用需要降低生产成本和提高可扩展性，创新是必要的。随着向12英寸GaN晶圆片技术的过渡，成本将显著降低，并可能在新应用中创造机会。

Johannes Schoiswohl表示，英飞凌正在进一步加大对GaN研发的投资，以克服成本和可扩展性方面的挑战。凭借最广泛的产品和知识产权组合、最高的质量标准以及12英寸GaN晶圆制造和双向开关（BDS）晶体管等前沿创新，英飞凌正在巩固其基于所有相关半导体材料（包括氮化镓）推动脱碳和数字化进程的领导地位。

GaN技术的未来在于其支持可持续和互联世界的能力，为更轻巧、快速和高效的解决方案铺平道路。预计到2025年及以后，GaN将在多个领域发挥更大作用，推动技术和可持续性发展。

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