大厂联手推进，GaN迈进OBC和48V系统
2023-10-15 10:48:23 点击：
大厂联手推进，GaN迈进OBC和48V系统
电子发烧友网报道（文/梁浩斌）GaN功率器件的价格在近年持续下跌，部分650V、150V规格的GaN器件价格已经与同规格的硅基器件相近，并且高频性能更强，效率更高。在GaN的成本优势之下，带动了GaN继续拓展消费类电源外的市场领域。
GaN进军汽车应用亟待突破
GaN上车其实在几年前就成为了行业内头部企业的主要目标之一。2021年纳微半导体预测，一辆电动车中，潜在能够应用到GaN的部件的市场机会超过250美元，到了2025年，电动汽车中，GaN功率芯片市场机会总值每年将有望超过25亿美元。
2021年第四季度，纳微半导体就在上海设立了第一个面向全球的电动汽车相关应用产品研发中心。
2020年英诺赛科的100V低压GaN就已经成功导入禾赛激光雷达并实现量产。2021年4月，英诺赛科GaN功率产品进入两轮电动车市场，应用于充电模块中。去年英诺赛科推出INN100W08和INN100W14两款应用在汽车激光雷达上的GaN器件，成功进入汽车激光雷达市场。
闻泰旗下安世半导体早在2020年推出了车规级GaN FET，并与联合汽车电子、VisIC、京瓷等汽车零部件供应商合作，开发用于电动汽车的GaN功率模块等产品。
不过，与目前已经大规模被应用到中高端电动汽车中的SiC不同，GaN目前来看在汽车上的应用主要还是在于座舱内无线/有线快充、激光雷达等领域，还未涉及到车载动力以及充电方面的部件。
在各大GaN厂商的规划中，GaN将会在400V平台的车型上被应用到主驱逆变器、DC-DC、OBC等各个方面。包括早在2020年GaN Systems就展示了一款全GaN汽车，几乎所有功率器件都采用了GaN，证明GaN在汽车功率转换方面应用的可行性。宝马也在2021年宣布与GaN Systems合作，就宝马高性能车载标准的GaN功率半导体签署了全面的产能协议，当时合作金额达1亿美元。
但也有一些业内人士认为，主机厂在主驱、OBC上应用GaN产品的意愿不太强烈。相比之下，GaN在充电桩、光伏等市场的发展确定性会更高。从目前市面上的电动汽车产品来看，也确实还未有主驱、OBC等应用GaN的先例。
GaN开始迈进汽车动力系统
GaN要进入到电动汽车主驱等关键动力系统中并不容易，前面提到主机厂在主驱、OBC上应用GaN产品的意愿不太强烈，其中原因大概有两点：
一是在性能上，汽车主驱或者OBC等高压应用中GaN的性能相比碳化硅是有差距的，而成本上GaN又不及硅基器件，车企从性能和成本两个方面都没有太大的驱动力去使用GaN；二是GaN没有在新能源汽车高压电路中大规模应用的案例，车企往往不愿意冒这个风险，特别是在涉及到汽车运行安全的主驱中。
不过，随着GaN在消费领域的体量增加，成本逐步接近硅基功率器件，那么接下来在汽车领域，采用GaN的部件成本可能也将很快接近同类的车规硅基功率器件。
今年以来，各大GaN厂商也开始逐步迈进汽车OBC、48V系统、主驱逆变器等核心领域。
英诺赛科今年进一步将GaN器件导入到汽车OBC、以及48V轻混系统中，近期还发布了一款采用16颗 InnoGaN器件的2.4kW buck/boost 方案，为轻混汽车48V系统提供基于GaN的先进解决方案，与当前的Si解决方案相比，Buck满载效率（2400W）提升1.8%，整机损耗减小41%。
GaN Systems今年8月宣布和上海安世博能源科技达成合作，将聚焦于优化电动车效率及功率密度的拓扑优化、先进集成电源模块设计及高频率磁性组件的研发上。合作覆盖6.6kW 及 11kW 的OBC产品。
采埃孚日本子公司ZF Japan在早前宣布将在2028年后推出GaN和GaO功率器件的电动汽车逆变器。
意法半导体也在近期宣布开始量产能够简化高效功率转换系统设计的增强模式PowerGaN HEMT器件，同时今年内还将会推出新款的车规GaN器件，其中还包括更大功率的封装形式，包括PowerFLAT 8x8 DSC和LFPAK 12x12大功率封装，或有望能在电动汽车高压系统中应用。
闻泰科技在近期接受调研中表示，公司旗下安世半导体GaN量产产品主要是在工业领域应用，明后年也就是2024-2025年公司GaN产品将会应用到400V平台电动汽车上。
在800V平台上，目前各大GaN厂商也正在推动1200V GaN器件的量产。量芯微（GaNPower）已经在全球范围内率先实现1200V 硅基GaN HEMT的商业化量产，今年2月，美国厂商NexGen Power Systems也宣布成功开发出700V/1200V垂直GaN功率半导体器件，并预计在今年第三季度开始全面量产。
除此之外，Odyssey、博世等厂商都在持续推进1200V GaN器件开发以及应用，由于GaN相比SiC具有成本优势，因此未来如果1200 V GaN器件成熟后，在汽车领域将会有很大的发展空间。
写在最后
尽管目前主机厂对GaN在高压系统中应用，甚至是主驱中的应用还未有很强烈的意向，但随着GaN厂商逐步提高器件可靠性，以及成本持续下降后，GaN将有望在400V平台上替代IGBT器件，能够被应用到主驱、OBC等领域。
电子发烧友网报道（文/梁浩斌）GaN功率器件的价格在近年持续下跌，部分650V、150V规格的GaN器件价格已经与同规格的硅基器件相近，并且高频性能更强，效率更高。在GaN的成本优势之下，带动了GaN继续拓展消费类电源外的市场领域。
GaN进军汽车应用亟待突破
GaN上车其实在几年前就成为了行业内头部企业的主要目标之一。2021年纳微半导体预测，一辆电动车中，潜在能够应用到GaN的部件的市场机会超过250美元，到了2025年，电动汽车中，GaN功率芯片市场机会总值每年将有望超过25亿美元。
2021年第四季度，纳微半导体就在上海设立了第一个面向全球的电动汽车相关应用产品研发中心。
2020年英诺赛科的100V低压GaN就已经成功导入禾赛激光雷达并实现量产。2021年4月，英诺赛科GaN功率产品进入两轮电动车市场，应用于充电模块中。去年英诺赛科推出INN100W08和INN100W14两款应用在汽车激光雷达上的GaN器件，成功进入汽车激光雷达市场。
闻泰旗下安世半导体早在2020年推出了车规级GaN FET，并与联合汽车电子、VisIC、京瓷等汽车零部件供应商合作，开发用于电动汽车的GaN功率模块等产品。
不过，与目前已经大规模被应用到中高端电动汽车中的SiC不同，GaN目前来看在汽车上的应用主要还是在于座舱内无线/有线快充、激光雷达等领域，还未涉及到车载动力以及充电方面的部件。
在各大GaN厂商的规划中，GaN将会在400V平台的车型上被应用到主驱逆变器、DC-DC、OBC等各个方面。包括早在2020年GaN Systems就展示了一款全GaN汽车，几乎所有功率器件都采用了GaN，证明GaN在汽车功率转换方面应用的可行性。宝马也在2021年宣布与GaN Systems合作，就宝马高性能车载标准的GaN功率半导体签署了全面的产能协议，当时合作金额达1亿美元。
但也有一些业内人士认为，主机厂在主驱、OBC上应用GaN产品的意愿不太强烈。相比之下，GaN在充电桩、光伏等市场的发展确定性会更高。从目前市面上的电动汽车产品来看，也确实还未有主驱、OBC等应用GaN的先例。
GaN开始迈进汽车动力系统
GaN要进入到电动汽车主驱等关键动力系统中并不容易，前面提到主机厂在主驱、OBC上应用GaN产品的意愿不太强烈，其中原因大概有两点：
一是在性能上，汽车主驱或者OBC等高压应用中GaN的性能相比碳化硅是有差距的，而成本上GaN又不及硅基器件，车企从性能和成本两个方面都没有太大的驱动力去使用GaN；二是GaN没有在新能源汽车高压电路中大规模应用的案例，车企往往不愿意冒这个风险，特别是在涉及到汽车运行安全的主驱中。
不过，随着GaN在消费领域的体量增加，成本逐步接近硅基功率器件，那么接下来在汽车领域，采用GaN的部件成本可能也将很快接近同类的车规硅基功率器件。
今年以来，各大GaN厂商也开始逐步迈进汽车OBC、48V系统、主驱逆变器等核心领域。
英诺赛科今年进一步将GaN器件导入到汽车OBC、以及48V轻混系统中，近期还发布了一款采用16颗 InnoGaN器件的2.4kW buck/boost 方案，为轻混汽车48V系统提供基于GaN的先进解决方案，与当前的Si解决方案相比，Buck满载效率（2400W）提升1.8%，整机损耗减小41%。
GaN Systems今年8月宣布和上海安世博能源科技达成合作，将聚焦于优化电动车效率及功率密度的拓扑优化、先进集成电源模块设计及高频率磁性组件的研发上。合作覆盖6.6kW 及 11kW 的OBC产品。
采埃孚日本子公司ZF Japan在早前宣布将在2028年后推出GaN和GaO功率器件的电动汽车逆变器。
意法半导体也在近期宣布开始量产能够简化高效功率转换系统设计的增强模式PowerGaN HEMT器件，同时今年内还将会推出新款的车规GaN器件，其中还包括更大功率的封装形式，包括PowerFLAT 8x8 DSC和LFPAK 12x12大功率封装，或有望能在电动汽车高压系统中应用。
闻泰科技在近期接受调研中表示，公司旗下安世半导体GaN量产产品主要是在工业领域应用，明后年也就是2024-2025年公司GaN产品将会应用到400V平台电动汽车上。
在800V平台上，目前各大GaN厂商也正在推动1200V GaN器件的量产。量芯微（GaNPower）已经在全球范围内率先实现1200V 硅基GaN HEMT的商业化量产，今年2月，美国厂商NexGen Power Systems也宣布成功开发出700V/1200V垂直GaN功率半导体器件，并预计在今年第三季度开始全面量产。
除此之外，Odyssey、博世等厂商都在持续推进1200V GaN器件开发以及应用，由于GaN相比SiC具有成本优势，因此未来如果1200 V GaN器件成熟后，在汽车领域将会有很大的发展空间。
写在最后
尽管目前主机厂对GaN在高压系统中应用，甚至是主驱中的应用还未有很强烈的意向，但随着GaN厂商逐步提高器件可靠性，以及成本持续下降后，GaN将有望在400V平台上替代IGBT器件，能够被应用到主驱、OBC等领域。
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