虽然业内关注氮化镓(GaN)已经好些年，但是其商业化程度还待进一步提升，不论是与传统的硅(Si)还是与碳化硅(SiC)相比，GaN在市场和产业链规模方面都在处于追赶者的位置。SFWesmc
最近GaN的一系列新动态，预示着该材料在各类应用中的商用正在加速。在如今的各类展会和高峰论坛上，众多搭载GaN器件的新设备亮相，其中包括新兴的机器人和需求旺盛的数据中心。SFWesmc
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EPC在PCIM Aisa 2024 展出人形机器人和机器狗SFWesmc
GaN技术能为以上应用带来哪些优势？参与竞争的厂商如何发力GaN赛道？《国际电子商情》采访了宜普电源转换公司(EPC)的首席执行官兼联合创始人Alex Lidow博士，他针对上述问题分享了自己独到的观点。SFWesmc
他指出，GaN的应用潜力非常大，EPC针对GaN的策略是：“先‘拿’下部分细分市场，然后从点到面逐个击破其他市场”。Lidow博士拥有36项功率半导体技术专利，是HEXFET®功率MOSFET的共同发明者。SFWesmc
人形机器人、AI服务器、汽车均是重点
目前，EPC专注于使用GaN技术的低压电源转换产品(主要是15V-350V)，主要针对需要高频率、低噪声和高效率的应用。其产品主要包括eGaN FET系列和GaN IC系列，针对不同的应用需求提供了多样化的选择，从而在电源转换、电动汽车充电器、无线充电、工业自动化和消费电子等多个领域中得到应用。SFWesmc
目前，EPC聚焦人形机器人、数据中心、汽车等应用。在近期的PCIM Aisa展上，EPC重磅展示了其人形机器人解决方案。据现场的EPC工程师介绍，展示的机器人的所有关节都使用了EPC GaN器件，机器人的眼睛采用了激光雷达方案，激光雷达也内置了GaN器件。SFWesmc
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EPC GaN器件在人形机器人上的应用SFWesmc
该工程师透露说：“关节运动需要精细的控制，机器人的关节体积很小，因此在关节处应用氮化镓器件，可极致发挥其体积小、性能好的优势。另外，GaN器件也能够为机器人提供高效的电流管理，这对于保证机器人的稳定运行和延长使用寿命至关重要。”据介绍，在接下来的几年，EPC会持续关注激光雷达和机器人关节的应用。SFWesmc
除了机器人之外，EPC也看好GaN在AI服务器的应用。所有的AI服务器都需要进行高效的电流转换，而GaN器件因其高效率、低损耗和快速开关特性，成为了理想的电源转换解决方案组件。为此，EPC已经为多个客户的AI服务器提供了增强设计的电源转换解决方案，这些方案能够满足高功率密度的需求，提高效率并降低系统成本。SFWesmc
GaN在汽车应用中具有多种用途，比如，可用于车载充电器(OBC)、DC-DC转换器、电机驱动器、前照灯和尾灯的LED照明系统、电动汽车的无线充电系统、汽车电源管理系统、自动驾驶汽车的激光雷达系统、车载娱乐系统等场景。SFWesmc
Lidow博士补充说，公司正密切关注汽车行业的多样化机遇。GaN器件凭借其卓越的高效率、高频操作特性、低热损耗以及紧凑的封装设计，不仅能够显著提升汽车的性能和燃油效率，还能有效降低整车的重量和体积。SFWesmc
总的来说，EPC将继续深化GaN技术在关键领域的应用，巩固其在全球功率半导体市场的领导地位，并助力实现更高效、更环保的电子设备。SFWesmc
GaN在加速商业化进程
实际上，GaN的商业化并不算太快。它除了在手机快充(PD)领域实现了数亿级的出货之外，在汽车、数据中心等领域的还需进一步实现落地，业界也一直在努力推动GaN的全面商业化。SFWesmc
TrendForce报告显示，2023年全球GaN功率元器件市场规模约为2.71亿美元，预计到2030年将上升至43.76亿美元，复合年增长率(CAGR)高达49%。在市场规模快速增长的背景下，GaN在应用领域扩展、技术发展和市场竞争方面，也呈现出了一些积极趋势，这似乎预示着GaN的商用速度在加快。SFWesmc
在应用领域扩展方面，GaN在数据中心、机器人、新能源汽车、光伏、5G通信等领域有了新进展，近年来在各种展会、高峰论坛等活动上，我们看到了很多展商展出了新的GaN应用；SFWesmc
在市场竞争方面，全球GaN行业在过去一年里并购动态频现，比如英飞凌完成对GaN Systems的收购，瑞萨电子宣布收购Transphorm，Guerrilla RF收购了Gallium Semiconductor的GaN功率放大器和前端模块产品组合，格罗方德宣布收购Tagore Technology的功率GaN技术及知识产权组合，Power Integrations宣布达成协议收购Odyssey Semiconductor的资产……这预示着该技术正逐渐走向成熟，GaN产业链企业正通过并购来完善自己的产业化能力；SFWesmc
在技术发展方面，近日英飞凌宣布成功研发出全球首款12英寸(300毫米)功率GaN晶圆技术，这标志着氮化镓技术在半导体行业的重要进步，意味着更高效、更大规模生产氮化镓器件成为可能。与传统的8英寸晶圆相比，12英寸晶圆每片能多生产2.3倍数量的芯片，该技术突破预计可提高设备性能，实现更高的效率、更小的尺寸、更轻的重量和更低的总体成本。SFWesmc
现阶段，GaN产业正处于爆发的前夕，大家针对该技术的布局和规划，都可能是夺得发展先机的关键因素。Lidow博士坦诚地表示，EPC自2007年成立以来，专注于GaN功率器件的研发和商业化，致力于推动电力电子行业的发展，EPC走在技术研发前端，针对人形机器人和AI服务器开发产品。“从最擅长的小领域着手，先攻克部分细分市场，再慢慢扩大业务范围”，是最有利于公司发展的策略。SFWesmc
EPC助力GaN商业化
随着业内出现多个积极趋势，业界针对GaN技术的展望也变得更加明朗。而在推动GaN商业化的过程中，产业链企业需坚持正确的发展方向，积极应对各种挑战。这些关键发展方向和挑战包括：技术创新与成本下降，市场教育与推广，产业链合作，政策支持与标准制定，改善生产过程中的质量控制、器件一致性和长期稳定性等问题。SFWesmc
某个技术能否批量商用？“成本”是一个相当重要的因素。在很多情况下，即使大家都知道某个技术可实现更好的性能，但如果其使用成本超过了大家的心理预期，该技术也很难在市场上大范围商用。而GaN器件也一直有面临成本问题。SFWesmc
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EPC的全系列产品SFWesmc
针对这一话题，Lidow博士介绍说，EPC的GaN器件具备成本效益优势。EPC的GaN器件是在硅生产线上生产的，例如EPC 2045 100V GaN-on-Silicon晶体管通过在硅晶圆上生长氮化铝(AlN)和GaN层来制造，这些层为构建GaN晶体管提供了基础。这个制造过程利用了现有的生产基础设施，生产步骤相对较少。SFWesmc
除了成本效益优势之外，EPC也在推动市场教育与推广、产业链合作。Lidow博士与其他人共同著作的《氮化镓晶体管—高效功率转换器件》(第三版)，是半导体行业首本关于氮化镓晶体管高效功率转换应用的教科书。目前，该教科书正在被美国的高校使用，旨在为业界培养下一代工程师。SFWesmc
而针对已经参加工作的工程师，EPC也会提供关于GaN的培训资源，比如该公司会不定期举办技术研讨会，研讨会上不仅有专家进行技术分享，会议上还设有问答环节，为工程师在使用GaN器件过程中面临的问题答疑解惑。SFWesmc
同时，EPC也在关注氮化镓在AI服务器领域(数据中心领域)的应用。随着AI技术的发展，数据中心对电源转换的需求增加，这为氮化镓技术提供了新的增长机会。该公司预计：2024年来自服务器市场的收入将比2023年提升3倍，2025年来自服务器市场的收入也会比2024年高3倍。SFWesmc
在产业链合作方面，由于EPC是Fabless企业，其GaN器件需要代工厂来进行生产。Lidow博士指出，汉磊(Episil)、世界先进(VIS)都是EPC的合作伙伴。与这些代工厂的合作有助于EPC扩大其GaN器件的生产能力和市场覆盖。据了解，世界先进与EPC签订了一项GaN功率半导体多年生产协议，EPC公司将从2023年初开始使用世界先进的8英寸晶圆制造平台，生产高性能GaN晶体管和GaN功率IC。SFWesmc
而在产品的分销环节，EPC除了与全球分销巨头艾睿电子(Arrow)合作之外，还与德捷电子(DigiKey)、世强硬创平台(Seskorm)、孚佑实业有限公司(Elecbiz)等分销商保持着持续合作的关系，这些电子元器件分销商帮助EPC将产品推广至更广泛的市场和应用领域。SFWesmc
当然，来自政府的政策支持和行业标准的制定，对于GaN技术的健康发展也至关重要。在笔者看来，GaN行业需要政府制定相关的安全规范、测试标准和认证流程。而这些具体措施包括：给予GaN企业研发资助、税收优惠，支持企业市场推广、制定严格的产品安全规范、制定长期的可靠性测试标准等。SFWesmc
责编：Clover.li
