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GaN氮化鎵正在進入汽車領域

前幾日剛看到這個方向的投資潛在機會,寶馬就來了一把大的:GaN Systems與寶馬簽訂了產能協議,為寶馬汽車提供GaN功率電晶體,合作金額為1億美元。

從這個意義上來看,GaN在汽車上的應用可能如Yole所預期的一樣,在將來的2-3年落地。從2021年開始,隨著大多數車企開始準備800V系統,SiC的用量馬上要進入爆發期,接下來的GaN的使用估計很快能在DCDC和OBC上看得到。

GaN氮化鎵正在進入汽車領域


圖1 2021年Yole更新的GaN的應用推廣時間表

一、GaN System和BMW

2017年,GaN系統(GaN Systems)獲得了寶馬i Ventures的戰略性投資,再加上臺達有落地的硬體層面的設計,Rohm和安森美的生態可以使得GaN Systems走得更穩一些。

GaN氮化鎵正在進入汽車領域


圖2 看GaN的投資是往下游走,臺達和BMW確認了落地路徑

從競爭態勢來看,競爭對手EPC(Efficient Power conversion)走的是自己封裝的路線。

GaN氮化鎵正在進入汽車領域


圖3 GaN器件的市場競爭

備註:有好幾家初創公司的情況,需要後續一家家進行跟蹤,包括Transphorm、Cambridge Semicoductor、SEMICOA、Advanced Analogic Technologies和Solitron Devices。

二、GaN器件應用的目標

目前來看,GaN器件在應用中主要包括48V系統的功率電子、車子充電機和DCDC,將來可以擴充套件到逆變器。而無線充電、手機無線充電和鐳射雷達都可能會用到這個。

GaN氮化鎵正在進入汽車領域


圖4 整車裡面GaN器件的應用

以OBC來說,使用GaN的器件,可以實現尺寸上減少到原來的五分之一,充電效率可以增加到98%,這也可以減小散熱的結構。

GaN氮化鎵正在進入汽車領域


圖5 GaN器件對OBC帶來的效益

在DCDC方面,可以從水冷設計改換為風冷,由於功率密度從1kW/L升到2kW/L,這個效能在多合一里面起到的作用非常直接。

GaN氮化鎵正在進入汽車領域


圖6 GaN器件對於DCDC帶來的效益

在這個方面,Denso做了不少的嘗試,可以把整體的設計體積降低80%,基本是顛覆了原有的設計方法。

GaN氮化鎵正在進入汽車領域


圖7 Denso設計的高功率密度的GaN DC-DC

目前從400V升級到800V,SiC的複合增長馬上到逾期了,而基於原有的400V系統的革新,可能是留給GaN器件的,來自IHS公司的資料顯示,預計在2021~2027年間,氮化鎵功率器件市場複合增速高達30%,到2027年產值預計超過10億美元,未來發展潛力巨大。

從功率器件的對比來看,與Si IGBT相比,SiC能讓系統提升到更高的系統電壓、更高的工作溫度和更快的開關速度,因此在逆變器的使用方面帶來極佳的效能。矽基氮化鎵GaN開關為從幾百W到25kW的範圍內,應用的落地是很快的,除了上面所說的OBC、DCDC,PTC和電空調控制也有空間可以來做。



小結:前段時間綠芯頻道做過GaN器件的使用。接下來如果汽車裡面的GaN器件進入一個爆發期,我們將多做一些探討,包括前瞻方面的拆解,這對於我們關注將來的發展非常有意義。

參考檔案:

  1. 摘自Sample GaN Power 2021: Epitaxy, Devices, Applications and Technology Trends Market and Technology Report 2021
分類: 財經
時間: 2021-09-26

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