近日，英飛凌發(fā)布了《2025年 GaN 功率半導(dǎo)體預(yù)測報(bào)告》，詳細(xì)分析了 GaN(氮化鎵)技術(shù)在未來幾年內(nèi)對多個(gè)行業(yè)的深遠(yuǎn)影響。

其中，電機(jī)行業(yè)在能源效率和智能化技術(shù)的雙重推動(dòng)下正迎來一場變革。該報(bào)告表示： GaN(氮化鎵)正在取代傳統(tǒng)硅基方案，成為下一代電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心技術(shù)。

這一轉(zhuǎn)變不僅提升了機(jī)器人、電動(dòng)車和家電的性能，也在重新定義產(chǎn)業(yè)競爭格局。

01機(jī)器人行業(yè)：高效、緊湊，智能自動(dòng)化的下一步

如果說上一代工業(yè)機(jī)器人靠機(jī)械臂的靈活度和傳感器的精準(zhǔn)度取得了突破，那么下一代機(jī)器人比拼的，則是能源效率與系統(tǒng)集成能力。

GaN(氮化鎵)技術(shù)的應(yīng)用，使機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具備更高的能效、更快的開關(guān)速度和更高的功率密度。

基于 GaN(氮化鎵)的逆變器能夠直接集成至電機(jī)機(jī)箱內(nèi)，減少散熱器需求，同時(shí)優(yōu)化機(jī)器人關(guān)節(jié)和軸的布線，簡化電磁兼容(EMC)設(shè)計(jì)。

此外，高開關(guān)頻率的 GaN(氮化鎵)控制設(shè)計(jì)支持機(jī)器人在緊湊的密封外殼中實(shí)現(xiàn)更高的功率，同時(shí)保持較低的工作溫度。

英飛凌在報(bào)告中指出，機(jī)器人市場即將迎來大幅增長，今年的市場規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到998億美元至1100億美元，到2030年，市場價(jià)值預(yù)計(jì)增長98.2%至132.7%。

全球人口老齡化、人工智能(AI)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，正在推動(dòng)機(jī)器人在工業(yè)、醫(yī)療、物流等多個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

GaN(氮化鎵)在提升能效和縮小體積方面的優(yōu)勢，將推動(dòng)人形機(jī)器人、護(hù)理機(jī)器人和送貨無人機(jī)的市場增長。

02家電行業(yè)：能效等級的新競爭邏輯

隨著全球能效法規(guī)的日益嚴(yán)格，家電行業(yè)正掀起一場“高效節(jié)能爭奪戰(zhàn)”。英飛凌的報(bào)告指出，2023-2029年 GaN 在家電市場的年復(fù)合增長率將達(dá)121%，成為下一代家電產(chǎn)品的核心驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

洗衣機(jī)、冰箱等家電產(chǎn)品正逐步采用 GaN(氮化鎵)技術(shù)，以滿足更嚴(yán)格的能效法規(guī)要求。 GaN(氮化鎵)逆變器在800W級別的家電應(yīng)用中，可將轉(zhuǎn)換效率提高2%，助力制造商獲得更高的能效評級。

這一優(yōu)勢主要得益于 GaN(氮化鎵)具備更快的開關(guān)速度，使其更適用于高效電機(jī)，并減少電機(jī)損耗。

此外，GaN(氮化鎵)逆變器在家電電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，還顯著降低了電磁干擾(EMI)，減少了體二極管反向恢復(fù)電荷等寄生效應(yīng)。

這不僅有助于優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行特性，還可以縮小電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的尺寸，并降低可聞電機(jī)噪聲。

更高效的能源轉(zhuǎn)換效率還帶來了另一個(gè)不容忽視的優(yōu)勢——家電設(shè)計(jì)更加緊湊，制造成本下降。

以空調(diào)行業(yè)為例，傳統(tǒng)的變頻空調(diào)需要大型鋁制散熱器，而 GaN(氮化鎵)方案由于減少了功率損耗，使得廠商可以取消散熱器，從而降低生產(chǎn)成本，同時(shí)提高產(chǎn)品的可靠性。

通過消除散熱器，制造商可為每臺設(shè)備節(jié)省約 3 美元的成本，這一優(yōu)勢使 GaN(氮化鎵)逆變器成為現(xiàn)代家用電器更具吸引力的解決方案。

對于廠商而言，節(jié)省下來的每一美元，都可以轉(zhuǎn)化為市場競爭的砝碼。而對于消費(fèi)者而言，更安靜、更節(jié)能的家電，將成為他們未來購置的優(yōu)先選項(xiàng)。

03新能源汽車：GaN 如何破解“續(xù)航焦慮”?

電動(dòng)汽車行業(yè)正在向更高電壓、更長續(xù)航和更高功率密度的方向發(fā)展， GaN(氮化鎵)在牽引逆變器中的應(yīng)用成為關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力之一。

英飛凌在報(bào)告中預(yù)測，到2030年，全球電動(dòng)車市場將增長至4610萬輛，占全球輕型汽車銷量的62%。面對這一趨勢， GaN(氮化鎵)技術(shù)的應(yīng)用將顯著提升電動(dòng)汽車系統(tǒng)的效率。

例如在400V傳動(dòng)系統(tǒng)中，尤其是在輕載工況下， GaN(氮化鎵)能進(jìn)一步降低逆變器損耗。而在現(xiàn)實(shí)情況中，汽車一般處于輕載工況，這也使得使用 GaN(氮化鎵)逆變器能獲得更長的續(xù)航。同時(shí)，也給車企提供了使用更小、更便宜的電池的選項(xiàng)，降低了生產(chǎn)成本。

而在800V高壓平臺中，相比傳統(tǒng)的兩級逆變器，采用三級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的牽引逆變器可將整體系統(tǒng)效率提高3-4%。通過引入雙向 GaN 開關(guān)，系統(tǒng)效率進(jìn)一步提升，同時(shí)減少了半導(dǎo)體器件的占用空間和散熱需求，進(jìn)一步降低了成本。

新能源汽車行業(yè)的競爭，歸根結(jié)底是對續(xù)航里程的比拼。更輕的電池、更高效的能源轉(zhuǎn)換、更智能的熱管理，成為影響市場格局的關(guān)鍵。

GaN 技術(shù)正在解決電動(dòng)車電機(jī)系統(tǒng)的核心痛點(diǎn)，讓續(xù)航里程提升，整車成本降低。

04未來展望：GaN 將定義電機(jī)行業(yè)的新標(biāo)準(zhǔn)

從機(jī)器人到家電，再到電動(dòng)汽車，英飛凌的《2025年 GaN 功率半導(dǎo)體預(yù)測報(bào)告》表明， GaN(氮化鎵)技術(shù)的快速發(fā)展將推動(dòng)整個(gè)電機(jī)行業(yè)的創(chuàng)新。

隨著 GaN(氮化鎵)制造成本的下降，其在300mm 晶圓工藝上的成熟度將加快，有望使 GaN(氮化鎵)逐步取代傳統(tǒng)硅基功率器件，成為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主流技術(shù)。

未來， GaN(氮化鎵)還將進(jìn)一步擴(kuò)展至智能制造、數(shù)據(jù)中心、可再生能源等領(lǐng)域，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)向更高效、更可持續(xù)的方向發(fā)展。

GaN(氮化鎵)的出現(xiàn)不僅是對傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的升級，更是對全球能源利用方式的一次革新。

面對日益革新的電機(jī)技術(shù)發(fā)展浪潮，應(yīng)該如何洞悉最新發(fā)展動(dòng)向、把握前沿技術(shù)與產(chǎn)品趨勢?

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審核編輯 黃宇