加速“上車”,兩大國際廠商合作開發(fā)氮化鎵逆變器

作者 | 發(fā)布日期 2024 年 12 月 09 日 18:00 | 分類 產(chǎn)業(yè)

目前,新能源汽車領(lǐng)域已成為碳化硅(SiC)最熱門和最大規(guī)模的應(yīng)用市場,各大碳化硅相關(guān)廠商動作頻頻。與此同時,和碳化硅同為第三代半導(dǎo)體代表材料的氮化鎵(GaN),在新能源汽車市場的應(yīng)用潛力也在日益顯現(xiàn),研發(fā)熱度不斷上漲。近日,圍繞車用氮化鎵逆變器,有國際知名廠商開啟了新一輪合作。

12月6日,據(jù)外媒報道,氮化鎵器件廠商VisIC與移動技術(shù)公司AVL(在汽車行業(yè)以及鐵路、海洋和能源等領(lǐng)域提供開發(fā)、仿真和測試服務(wù))達成合作,共同研發(fā)電動汽車(EV)用高效率氮化鎵逆變器技術(shù)。

發(fā)力氮化鎵車用場景,VisIC持續(xù)擴展合作伙伴朋友圈

這是2024年下半年以來,VisIC為深化氮化鎵車用布局達成的又一次合作。目前,VisIC的氮化鎵車用業(yè)務(wù)已攜手化合物半導(dǎo)體材料供應(yīng)商IQE、全球電子行業(yè)器件組裝和封裝材料廠商賀利氏和燒結(jié)設(shè)備制造商PINK等企業(yè)。

VisIC氮化鎵合作進展

具體來看,去年9月,VisIC與IQE達成戰(zhàn)略合作,攜手開發(fā)用于電動汽車逆變器的高可靠性D-Mode氮化鎵產(chǎn)品。利用IQE在氮化鎵技術(shù)方面的成熟專業(yè)知識,VisIC和IQE將在IQE的英國工廠合作開發(fā)200mm(8英寸)D-Mode氮化鎵功率外延片。

而在今年7月,VisIC宣布已與賀利氏和PINK達成合作,致力于打造出一款更適合電動汽車應(yīng)用的功率模塊,加速GaN技術(shù)在電動汽車應(yīng)用中的普及,VisIC的D3GaN技術(shù)是這款功率模塊的核心。

氮化鎵在車用領(lǐng)域究竟有怎樣的應(yīng)用優(yōu)勢,吸引了VisIC在短期內(nèi)多次加碼相關(guān)應(yīng)用合作?

助燃新能源汽車產(chǎn)業(yè),氮化鎵也有用武之地

說起氮化鎵,人們首先想到的或許是快充。早在2021年10月,蘋果推出了旗下首款搭載氮化鎵技術(shù)的充電器,并在全球范圍內(nèi)率先支持USB PD3.1快充標(biāo)準(zhǔn),一舉刷新了USB PD充電器單口輸出最高功率,達到140W。

盡管目前氮化鎵已經(jīng)在低功率的手機快速充電器中被大規(guī)模采用,并正在向可靠性要求更為嚴(yán)格的筆電、家電電源等細分領(lǐng)域延伸,但氮化鎵的應(yīng)用領(lǐng)域遠不止消費電子領(lǐng)域。

據(jù)悉,氮化鎵通常用于微波射頻、電力電子和光電子三大領(lǐng)域,微波射頻方向包含了5G通信、雷達預(yù)警、衛(wèi)星通訊等;電力電子方向包括了智能電網(wǎng)、高速軌道交通、新能源汽車、消費電子等;光電子方向則包括了LED、激光器、光電探測器等。

在諸多應(yīng)用場景當(dāng)中,新能源汽車、AI數(shù)據(jù)中心、機器人有望成為除消費電子外,氮化鎵廠商未來重點投入的幾大細分市場。

其中,AI技術(shù)的演進,帶動算力需求持續(xù)攀升,CPU/GPU的功耗問題日益顯著。為了應(yīng)對更高端的AI運算,服務(wù)器電源的效能、功率密度必須進一步提高,氮化鎵已成為關(guān)鍵解決技術(shù)之一。在機器人等電機驅(qū)動場景,氮化鎵的應(yīng)用潛力也在逐漸浮現(xiàn)。

而在目前十分火熱的新能源汽車市場,豐田、寶馬等車企以及氮化鎵產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)已開始將氮化鎵用于汽車的各個部分,特別是在車載充電機(OBC)和高壓直流轉(zhuǎn)換器等關(guān)鍵部位。有數(shù)據(jù)顯示,將氮化鎵器件應(yīng)用于新能源汽車的車載充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器等部件時,可在節(jié)能70%的同時使充電效率達到98%,增加5%續(xù)航。

本次VisIC與AVL公司合作,則是聚焦新能源汽車更為關(guān)鍵的主驅(qū)逆變器產(chǎn)品,有望進一步擴大氮化鎵車用范圍。未來,隨著氮化鎵耐壓能力的進一步提升,在可承受800V甚至1200V高電壓而又具備更高性價比時,氮化鎵在新能源汽車等高壓應(yīng)用市場的存在感將進一步增強。

玩家齊發(fā)力,氮化鎵車用未來可期

根據(jù)TrendForce集邦咨詢最新報告《2024全球GaN Power Device市場分析報告》顯示,2023年全球GaN功率元件市場規(guī)模約2.71億美元,至2030年有望上升至43.76億美元,CAGR(復(fù)合年增長率)高達49%。其中非消費類應(yīng)用比例預(yù)計會從2023年的23%上升至2030年的48%,汽車、數(shù)據(jù)中心和電機驅(qū)動等場景為核心。

氮化鎵功率器件市場規(guī)模

TrendForce集邦咨詢預(yù)計,至2025年左右,氮化鎵將小批量地滲透到低功率OBC和DC-DC中。再遠到2030年,OEM或考慮將該技術(shù)移入到牽引逆變器。在此背景下,全球氮化鎵相關(guān)廠商紛紛加速布局,并取得了一定的進展。

車載OBC被視為氮化鎵技術(shù)最佳突破點,第一個符合汽車AEC-Q101標(biāo)準(zhǔn)的功率氮化鎵產(chǎn)品在2017年由Transphorm(現(xiàn)Renesas-瑞薩電子)發(fā)布。

近年來,針對新能源汽車主驅(qū)逆變器、OBC、DC-DC轉(zhuǎn)換器、激光雷達等各類應(yīng)用,意法半導(dǎo)體、安森美、英飛凌、EPC、納微、Transphorm、VisIC等各大廠商紛紛進行了相關(guān)探索,并推出了部分產(chǎn)品。

氮化鎵廠商車用布局

整體來看,雖然氮化鎵進入主驅(qū)逆變器、OBC等動力系統(tǒng)部件還面臨著一些技術(shù)問題,但相信在上述功率器件大廠持續(xù)投入資源的推動下,氮化鎵有望成為新能源汽車功率部件中的關(guān)鍵角色。(文:集邦化合物半導(dǎo)體Zac)

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