GaN氮化镓正在进入汽车领域

前几日刚看到这个方向的投资潜在机会，宝马就来了一把大的：GaN Systems与宝马签订了产能协议，为宝马汽车提供GaN功率晶体管，合作金额为1亿美元。

从这个意义上来看，GaN在汽车上的应用可能如Yole所预期的一样，在将来的2-3年落地。从2021年开始，随着大多数车企开始准备800V系统，SiC的用量马上要进入爆发期，接下来的GaN的使用估计很快能在DCDC和OBC上看得到。

图1 2021年Yole更新的GaN的应用推广时间表

一、GaN System和BMW

2017年，GaN系统（GaN Systems）获得了宝马i Ventures的战略性投资，再加上台达有落地的硬件层面的设计，Rohm和安森美的生态可以使得GaN Systems走得更稳一些。

图2 看GaN的投资是往下游走，台达和BMW确认了落地路径

从竞争态势来看，竞争对手EPC（Efficient Power conversion）走的是自己封装的路线。

图3 GaN器件的市场竞争

有好几家初创公司的情况，需要后续一家家进行跟踪，包括Transphorm、Cambridge Semicoductor、SEMICOA、Advanced Analogic Technologies和Solitron Devices。

二、GaN器件应用的目标

目前来看，GaN器件在应用中主要包括48V系统的功率电子、车载充电机和DCDC，将来可以扩展到逆变器。而无线充电、手机无线充电和激光雷达都可能会用到这个。

图4 整车里面GaN器件的应用

以OBC来说，使用GaN的器件，可以实现尺寸上减少到原来的五分之一，充电效率可以增加到98%，这也可以减小散热的结构。

图5 GaN器件对OBC带来的效益

在DCDC方面，可以从水冷设计改换为风冷，由于功率密度从1kW/L升到2kW/L，这个效能在多合一里面起到的作用非常直接。

图6 GaN器件对于DCDC带来的效益

在这个方面，Denso做了不少的尝试，可以把整体的设计体积降低80%，基本是颠覆了原有的设计方法。

图7 Denso设计的高功率密度的GaN DC-DC

从400V升级到800V，目前SiC的复合增长差不多见顶了，而基于原有的400V系统的革新，可能是留给GaN器件的。来自IHS公司的数据显示，预计在2021～2027年间，氮化镓功率器件市场复合增速高达30％，到2027年产值预计超过10亿美元，未来发展潜力巨大。

从功率器件的对比来看，与Si IGBT相比，SiC能让系统提升到更高的系统电压、更高的工作温度和更快的开关速度，因此在逆变器的使用方面带来极佳的效能。硅基氮化镓GaN开关为从几百W到25kW的范围内，应用的落地是很快的，除了上面所说的OBC、DCDC，PTC和电空调控制也有空间可以来做。

小结：前段时间绿芯频道做过GaN器件的使用。接下来如果汽车里面的GaN器件进入一个爆发期，我们将多做一些探讨，包括前瞻方面的拆解，这对于我们关注将来的发展非常有意义。

参考文件：

1. 摘自Sample GaN Power 2021: Epitaxy, Devices, Applications and Technology Trends Market and Technology Report 2021