GaN临界点将至,汽车/工业/航天领域应用多点开花

原创 第三代半导体风向 2025-04-03 19:02
图片插播:5月15日,“电动交通&数字能源SiC技术应用及供应链升级大会”活动将在上海举办,演讲或摊位咨询请联系许若冰(hangjiashuo999)。

随着外延技术迭代与成本曲线下探,氮化镓的应用版图已覆盖消费电子、数据中心、新能源汽车等高成长性赛道。EPC、英飞凌等头部厂商一致认为——GaN技术已迎来规模化爆发的临界点.点这里.)。

本文,行家说三代半”汇总了最新的具体案例分享,展示GaN技术在上述领域的应用进展与突破:

消费类电子应用:

D类功放、机器人、快充电源等

▲ 英飞凌GaN方案应用于1500W D类放大器

2月22日,据外媒报道,英飞凌100V GaN增强型晶体管IGC033S101型号(PQFN-3x5 封装)已成功应用于SounDigital 在其新推出的1500W D类放大器中。

据介绍,英飞凌CoolGaN氮化镓技术通过其HEMT结构,显著提升了SounDigital 1500W D类放大器的性能。该技术利用高频开关特性与低导通电阻优势,将整机效率提升至94%,并大幅降低谐波失真(THD+N<0.005%),同时实现更紧凑的机身设计。系统采用智能驱动架构和动态控制算法,结合多重保护机制,确保高功率输出的稳定性。

▲ 中科半导体GaN芯片应用于具身机器人
2月,中科半导体宣布,他们发布的具身机器人动力系统芯片采用了氮化镓驱动器,这种技术使得芯片在高频神经反射系统中表现优异,频率超过250Hz,感知到执行的延迟低于5ms,接近人类神经反射速度。
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据悉,GaN技术的应用为芯片提供了高频、高效和低损耗的特性,这对于实现复杂的机器人动作和动态平衡至关重要。该芯片通过内置的FPGA(AI ASIC)和阵列GaN驱动器,结合惯性测量单元(IMU)与视觉传感器的多模态数据融合,输出阵列PWM信号,控制仿真肌肉和伺服电机系统,实现超过32个自由度的单个姿态运动。

▲ 华为推出3000W钛金牌氮化镓电源

华为于2024年推出了3000W钛金牌氮化镓电源。这款电源使用了GaN System推出的GS66516T增强型氮化镓开关管,耐压650V,导阻25mΩ,用于高频开关应用,从而实现了更高的功率转换效率和更小的体积。

据悉,该电源的功率密度达到5.92W/cm³,通过了80 PLUS钛金认证,表明其在能效和可靠性方面达到了行业领先水平。

汽车市场应用:

聚焦车载OBC

▲ Fraunhofer IZM推出GaN车载OBC

近日,Fraunhofer IZM官网宣布,他们开发的车载充电器采用了氮化镓技术,使其具备高功率密度和效率。GaN的高开关频率(超过1 MHz)使得充电器设计紧凑、高效,并确保了电网与车辆电池之间的安全隔离。

该技术与平面PFC电感器结合,进一步减少了体积,实现了短冷却路径。OBC在3升体积内提供高达22 kW的充电功率,兼容400和800伏电池及全球电网,效率超过97%。此外,OBC支持双向充电功能,可作为电网或家庭的能量存储设备。
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工业市场应用:

数据中心、光储等

▲ 瑞能股份展示GaN光储融合化成分容系统

3月5日-7日的2025韩国电池展上,瑞能股份展示了其光储融合化成分容系统,该系统采用了GaN/SiC高压母线模块。这些模块的应用使得能量转换效率突破了90%,同时系统还实现了库位温差精准控制在±2℃以内。相较传统方案,该系统降低了综合能耗超30%,为韩国电池企业构建“源-网-荷-储”一体化用能模式提供了系统级支撑。

▲ 罗姆EcoGaN™搭载于AI服务器电源

2月25日,罗姆宣布,其EcoGaN™产品被村田制作所的AI服务器电源采用,展示了其在高效率和小型化方面的优势。EcoGaN™采用650V耐压、TOLL封装的GaN HEMT,具有低损耗和高速开关特性,能够显著提升电源的功率密度和效率。

村田制作所的AI服务器电源单元通过使用罗姆的GaN HEMT,实现了更高的效率和更小的尺寸,预计将于2025年开始量产。

▲ 纳微半导体GaNSense™技术搭载于AI服务器电源

3月12日,纳微芯球官微宣布,纳微半导体的GaNSense™技术助力长城电源开发出超高功率密度的2.5kW模块电源,专为AI数据中心设计。

该电源尺寸仅为1/4标准砖大小,却能提供2.5kW的恒定功率,峰值功率达3kW,功率密度达到92.36W/cm³,效率高达97.9%。GaN技术的高频开关特性使得电源在小体积内实现高效率和高功率输出,同时降低能耗,满足AI数据中心对算力和能效的严格要求。

▲ TI展示基于GaN技术的HVAC热泵方案
近日,HeadSpring官网披露,公司推出了GaN逆变器实验套装,该方案是一个三相全桥逆变器,使用了GaN Systems的GaN E-HEMT,能够实现高达5MHz的高频率切换。

该套装包括逆变器、控制器和样本软件,只需连接电源和负载即可立即进行高频率驱动实验。用户可以通过样本软件切换不同的电路配置和操作条件,如斩波器和逆变器动作,以及单相和三相输出。此外,该套装允许用户通过操作板调整切换频率和死区时间等参数,为实验提供了极大的灵活性。该套装还支持与HSDT-KIT-B开发套件结合使用,以进行软件开发,用于可再生能源、光伏等领域。

▲ Murata MGN1系列GaN微型转换器

2024年初,村田制作所(Murata)推出基于GaN技术的MGN1系列微型DC/DC转换器,专为直流电机控制器中的逆变器供电场景开发。

该系列产品采用GaN FET器件,通过高功率密度设计实现小体积(最小14.5x12mm)与高效能转换,可输出125mA电流及1W标称功率。其宽泛热容差、高绝缘电压与极低绝缘电容特性,进一步提升了系统可靠性。模块采用SMD封装工艺,便于集成至紧凑型伺服/微电机控制器、工业自动化电路及物联网(IoT)设备中,满足空间受限场景的电源管理需求。

▲ 泰坦新动力推出GaN PCS高压直流母线平台

泰坦新动力官网披露了旗下最新技术方案的相关信息,旗下的PCS高压直流母线平台采用了第三代半导体GaN技术,实现了多功能、高集成化的高压三电平技术控制。
这种技术通过原边串联和副边并联的方式,使得模块体积更小且具有高功率密度。GaN技术的应用使得设备在满足差异化需求的同时,保证了电池的完全隔离和系统的安全性。该平台的最大转换效率达到98.5%,噪声低于75dB,模块充电和放电效率均不低于90%。

载货飞机、航天航空等其他领域:

GaN正拓宽应用边界

 FLYING WHALES推出GaN商用飞机

BrightLoop官网透露, FLYING WHALES发布的第一架商用飞机 LCA60T的电机上,已正式启用BrightLoop的DC-AC 逆变器,主要负责动力推进、货物升降等运行工作。
据悉,BrightLoop的电源转换器采用了先进的半导体技术,包括碳化硅和氮化镓,分别用于高压和低压系统,可提高性能并减小尺寸。早在2020年,他们就与GaN Systems合作,利用 GaN Systems 的650V GaN 晶体管共同开发用于电动赛车运动和航空航天应用的最新 AC/DC 和 DC/DC 转换器产品。
▲ GaN转换器满足太空应用需求
3月7日,Frontgrade Technologies成功测试了其基于GaN的DC-DC转换器和配套的电磁干扰(EMI)滤波器,这些设备旨在满足从低地球轨道(LEO)到地球静止轨道(GEO)的空间任务的严格性能要求。测试包括了多项严格的测试方法,如温度循环、恒定加速度、随机振动等,以确保设备的可靠性和性能。
Frontgrade的28V GaN DC-DC转换器利用先进的GaN FET技术,为航天器设计师提供了目前最高效的功率转换解决方案之一,效率高达93%。该转换器以其快速切换、改进的性能和小体积设计,能够快速响应动态功率需求,并提供多种电压输出,以满足当前和未来空间应用的需求。Frontgrade的GaN转换器已经过严格测试,证明其在解决下一代卫星的关键电源管理需求方面的可靠性。
▲ GaN PoE++交换机——跨领域高密度供电解决方案
3月10日,TRENDnet推出的GaN PoE++交换机(TPE-BG5062和TPE-BG5091)利用氮化镓技术,实现了更高的功率密度和效率,同时减少了碳足迹。这些交换机支持高达95瓦的PoE功率输出,非常适合高功率PoE设备,如先进的安全摄像头和高功率接入点。GaN技术使得电源供应更高效,体积更小,减少了内部电源产生的热量,从而减少了或消除了对冷却风扇的需求。
此外,这些交换机具备2.5G PoE++端口,兼容现有的Cat5e或更高级别的线缆,并配备10G SFP+端口,支持超快连接速度和长距离光纤应用。这些交换机还支持过流和短路保护,坚固的金属外壳设计使其既坚固又轻便。
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本文发自【行家说三代半】,专注第三代半导体(碳化硅和氮化镓)行业观察。

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