氮化镓技术再突破！英飞凌重磅发布新品，助力人形机器人能效革新

电子发烧友原创 章鹰

3月14日，在英飞凌ICIC峰会上，英飞凌首次在国内展示英飞凌发布两项技术创新，分别是英飞凌300mm氮化镓功率半导体晶圆和20μm超薄硅功率晶圆。

为什么要做这么薄的12英寸晶圆？潘大为分析说有两大考虑：一是更薄的晶圆可以减少电流传输路径中的电阻，降低能量损耗，从而提升整体能效；二是这两款突破性技术的晶圆采用12英寸，主要是12英寸比较8英寸在单位面积上可以产出更多芯片，从而提升生产效率，还显著降低了生产成本。凭借这两项创新技术，英飞凌在功率半导体领域保持了领先地位。

氮化镓应用新场景兴起！从消费领域向AI服务器、人形机器人扩展

GaN作为一种性能优异的宽禁带半导体材料，近年来在功率半导体市场备受关注，从消费电子快充领域崛起，到如今的AI服务器、人形机器人等新兴市场应用，氮化镓器件正在显示强大的发展潜力。国际调研机构Yole Group数据显示，到 2029 年，预计 WBG 将占全球电力电子市场的近 33%，其中 SiC 和 GaN 分别占 26.8% 和 6.3%。从消费电子、数据中心到新能源汽车带动GaN市场需求的增长，2029年GaN的市场容量会达到22亿美元。

西安电子科技大学广州研究院教授弓小武表示，与第一代、第二代、第三代材料相比较，在禁带宽度、相对介电常数、绝缘击穿场强、电子漂移饱和速度、热导率及功率密度方面，氮化镓材料都具有非常优异的特性。当然，氮化镓在材料高频率、高功率、高效率等应用中具有广阔的应用前景。

氮化镓器件目前已经从消费类快充、自动驾驶领域向人形机器人、光伏等多个应用场景扩充。中功率应用1kW-10kW，比如充电器、48V轻混动力系统；在10KW以上的大功率应用，比如数据中心电源、800V动力平台、家用光伏等。在人形机器人领域，从马达驱动、电机控制、DC-DC转换器到电池管理（BMS），氮化镓都能充分的发挥其性能优势。

在ICIC峰会上，英飞凌重磅发布了新一代中压CoolGaN™ 半导体器件。

英飞凌科技消费、计算与通讯业务大中华区高级技术总监郭晶虹表示，这个系列产品具备出色的性能、更高的功率密度和高可靠性，可以将系统效率提升至96%，同时有助于降低能耗与运营成本。该系列半导体器件能够助力中压电机系统实现更小的尺寸，为电信和数据中心提供更高的效率，在音频应用中实现更高的功率密度、更轻量级的系统和更佳的音频性能。

据悉，今年大热的人形机器人当中，英飞凌的氮化镓功率器件能够用于马达驱动，会将系统的体积变得更小，也将使系统效率提升。如果应用到机器人当中的30到50个关节，每个关节体积比较小，整个机器人的重量就会大大降低。

早在去年PMIC展会上，英飞凌展出了三款氮化镓功率器件解决方案。一是雷蛇280W氮化镓充电器；二是英飞凌中压氮化镓马达驱动方案；三是650V CoolGaN™双向开关BDS演示版。

郭晶虹指出，英飞凌在氮化镓技术创新是全方位的，400V以下是低压氮化镓，600V以上的高压氮化镓，400V以下的中低压氮化镓门级，英飞凌采用业界通用的肖特基技术，开关频率可以推到1MHz以上。对于高压氮化镓，英飞凌有门级特有的混合驱动方式，减少门级对于噪声的敏感度，同时也尽量减少开通时动态电阻的影响。制程方面，英飞凌氮化镓已经从6英寸过渡到了8英寸，英飞凌是唯一一家将来要做12英寸，我们将来也有布局12英寸氮化镓的产能。英飞凌预计，随着12英寸氮化镓量产，能够大幅度提高氮化镓产能也能降低氮化镓产品的成本和价格。