01、从消费级到车规级，氮化镓（GaN）技术有何优势？

        作为电力电子领域的核心技术之一，基于GaN的电能转换技术在消费电子、数据中心等领域有广泛应用，这对提高电能的高效利用及实现节能减排起着关键作用。

        目前，GaN正在从低功率消费电子市场转向高功率数据中心、光伏逆变器、通信电源等市场。这些应用需要的电源具有更大的功率密度、更高的能效、更高的开关频率、更出色的热管理以及更小的尺寸，而GaN正是达成这些目标的关键一步。

预计在2021年至2027年间，全球GaN功率器件市场的复合年增长率将达到30%，到2027年市场规模有望超过10亿美元，来源：Yole

        据行业预测，从2021年到2027年，全球GaN功率器件市场的复合年增长率（CAGR）预计将达到30%，并预计到2027年，其市场规模将超过10亿美元。这种增长的推动力主要源自电力电子设备的小型化和高效率化需求。由于GaN的物理特性，它能够为电力电子设备提供小型化和高效率化的解决方案。例如，GaN的低开关损耗和高工作频率能够显著提高电源的运行效率和功率密度，这在很大程度上推动了其在电源市场的应用。

        选择硅、碳化硅还是GaN作为材料取决于应用场景的特定需求，如成本、导热和导通频率等。据悉，欧盟已在2021年启动项目，目标是将GaN的电压提升到1200V，并将晶圆尺寸从6吋增大到12吋。这意味着GaN产品已经开始应用于电动汽车等领域，未来，随着基站的建设，氮化镓的需求将不断增长。此外，GaN在电动汽车（EV）中的应用能显著提高充电速度，减小设备体积，以及增加系统的整体效率。

        据行业内部人士指出，GaN能够显著提高电动汽车的充电效率，使充电时间缩短60%，将充电器的功率从原来的6.6千瓦提高到22千瓦，从而使整个充电速度提升了3倍。此外，GaN在双向电路中起到关键作用，降低5%的电池电量损耗，间接增加5%的续航。根据行业预测，到2025年，氮化镓芯片在电动汽车中的市场机会总值将超过25亿美元/年。根据第三代半导体产业联盟CASA的数据，碳化硅产业的年复合增长率预计将接近37.5%，到2026年将达到245亿。

        02、车规级氮化镓普及面临的挑战？

        尽管氮化镓的市场潜力巨大，但其在车用市场上的普及仍面临一些挑战。主要的挑战包括可靠性、产品模式、生产模式和设计工艺等问题。目前，氮化镓主要产品为650V器件，如果想满足更高电压的应用，需要不断完善其工艺和设计。

        然而，氮化镓元器件的广泛应用并不会一帆风顺。由于其高性能，大量使用氮化镓元器件的设备必然会面临体积小、效率高的挑战。随着800V电池系统的采用，真正的挑战在于下一步的方向。至于硅基GaN，尽管广泛应用，但面临挑战，制造过程可能产生许多缺陷，造成损坏或过早破裂。氮化镓技术平台主流的是硅基氮化镓和蓝宝石氮化镓，这两种都是成本较低的商业化技术。一开始，外延技术是核心竞争力，但现在已经有许多公司可以授权使用外延技术，因此其重要性已经降低。