氮化镓的“上车”空间，可能没有想象中那么美好？-氮化镓的好处
2023-04-06 23:16:42
电子发烧友网报道（文/梁浩斌）碳化硅在新能源汽车上如鱼得水，同为第三代半导体的氮化镓，目前市场则主要集中在消费电子领域，在消费电子市场站稳之后，其实业界也一直希望能够将氮化镓应用市场进一步拓展，比如导入到汽车应用中。
那么如今氮化镓在汽车领域的应用进展如何？
汽车座舱无线充电、激光雷达先行
可以说，氮化镓的首个商业化落地场景，其实就是手机充电器。相比于碳化硅，氮化镓过往在一些军用射频领域可能有所应用，但商业化进程要晚得多。大概直到18-19年左右，氮化镓器件才真正算得上实现商业化。
过去在电子发烧友与多位业内人士的交流中了解到，如今头部氮化镓公司，其实他们的团队至少十多年前就开始对氮化镓器件进行研究，但氮化镓器件的整个工艺真正可以实现量产，却是在2014年左右。
目前市面上主流的氮化镓功率器件都采用硅基氮化镓，也有少数厂商走的是蓝宝石基氮化镓路线。采用硅基氮化镓的主要原因，是半导体硅片产业链的成熟，使得其材料价格方面比较有优势。
但即便2014年已经能够量产出硅基氮化镓器件，最终落地应用，大规模出货还是在2019年才开始。期间主要是针对高频系统的设计进行优化，当然还有手机厂商的快充需求下，持续投入到氮化镓的应用上，共同促进了氮化镓生态、制造工艺的完善。
所以，在手机快充大规模应用氮化镓，以及无线充电的普及下，对充电功率的需求逐渐转移到汽车上。于是汽车座舱内的手机有线充电接口、无线充电面板，也就成为了氮化镓最早在汽车上落地的应用场景。
另一方面，随着汽车智能化水平提高，自动驾驶的需求下，让激光雷达市场迎来爆发。而激光雷达上，因为高频信号对器件快速开关能力的需求，氮化镓所具备的高电子迁移率特性，可以提高晶体管的开关转换速度，且整体器件功率密度高，十分合适在对体积要求较高的车载激光雷达中应用。
氮化镓器件应用于激光雷达的方案/电子发烧友摄
因此，目前氮化镓在汽车上的应用，主要还是在于座舱内快充以及激光雷达等场景。
氮化镓在汽车OBC、主驱等高压应用，前景真的很好吗？
相信如果一直关注三代半产业的读者，近几年应该看到过不少关于氮化镓汽车应用的报道，从很多市场研究报告中都能看出很多厂商在布局，市场前景一片大好。而产生这个疑问的原因是，近期在展会上与一些氮化镓厂商的市场人员交流时，发现尽管这些厂商自己有布局汽车领域的应用，比如OBC、DC-DC等，但他们也向笔者透露车企对在主驱、OBC上应用氮化镓产品的意愿不太强烈。相比之下，氮化镓厂商可能更加看好充电桩、光伏等应用。
其中原因大概有两点，一是在性能上，汽车主驱或者OBC等高压应用中氮化镓的性能相比碳化硅是有差距的，而成本上氮化镓又不及硅基器件，车企从性能和成本两个方面都没有太大的驱动力去使用氮化镓；二是氮化镓没有在新能源汽车高压电路中大规模应用的案例，车企往往不愿意冒这个风险，特别是在涉及到汽车运行安全的主驱中。
同时，有小道消息称，某氮化镓大厂此前宣称其氮化镓器件获得某国际汽车巨头的大额产能协议，但实际上该汽车巨头只是测试样品，而目前也没有真正在高压系统中采用氮化镓的计划。（该消息暂未经多方证实）
另一方面，我们又能够看到，近年国内外确实都有很多氮化镓的汽车应用样品亮相。比如去年闻泰科技旗下安世半导体与纵目科技联合开发的11kW氮化镓车载无线充电控制器，据称已经满足量产条件，并且在高合汽车上完成了装车验证。
而更早前，安世还展出了与上海电驱动联合研制的“新能源汽车GaN功率组件及电机控制器”，实现氮化镓在主驱上的应用。
除此之外，去年吉利子公司威睿也与纳微半导体合作建立实验室，表示将采用纳微的氮化镓以及碳化硅产品打造电动汽车高压产品。
而一些Tier1厂商，也推出了多款汽车高压产品，包括海拉、GaN Systems、Marelli 的氮化镓OBC。并且，在器件方面，目前已经有厂商推出900V氮化镓器件，可以用于电动汽车高压平台上，而1200V的氮化镓目前研究进展也似乎较为顺利，距离量产供货或许已经不远。
小结：
从当前的市场上看，氮化镓在下游车企中的接受程度较低，而产业链上游的器件设计、Tier1等厂商则在积极推动氮化镓的汽车应用。这显然是新能源汽车市场的增长前景大，需求预期导向的上游布局加速。不过，上下游的产业发展一直以来也是互相推进的，氮化镓当前在汽车上应用的问题，其实随着上游的努力，都会逐渐解决，毕竟氮化镓确实具备其一定应用上的优势，比如在一定条件下相比硅和碳化硅工作效率更高，更节能等。
或许可以这么说，当前氮化镓的汽车高压应用，急需一家车企来当第一个吃螃蟹的人。
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