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電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）碳化硅在新能源汽車上如魚得水，同為第三代半導(dǎo)體的氮化鎵，目前市場(chǎng)則主要集中在消費(fèi)電子領(lǐng)域，在消費(fèi)電子市場(chǎng)站穩(wěn)之后，其實(shí)業(yè)界也一直希望能夠?qū)⒌墤?yīng)用市場(chǎng)進(jìn)一步拓展，比如導(dǎo)入到汽車應(yīng)用中。

那么如今氮化鎵在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展如何？

汽車座艙無線充電、激光雷達(dá)先行

可以說，氮化鎵的首個(gè)商業(yè)化落地場(chǎng)景，其實(shí)就是手機(jī)充電器。相比于碳化硅，氮化鎵過往在一些軍用射頻領(lǐng)域可能有所應(yīng)用，但商業(yè)化進(jìn)程要晚得多。大概直到18-19年左右，氮化鎵器件才真正算得上實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

過去在電子發(fā)燒友與多位業(yè)內(nèi)人士的交流中了解到，如今頭部氮化鎵公司，其實(shí)他們的團(tuán)隊(duì)至少十多年前就開始對(duì)氮化鎵器件進(jìn)行研究，但氮化鎵器件的整個(gè)工藝真正可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，卻是在2014年左右。

目前市面上主流的氮化鎵功率器件都采用硅基氮化鎵，也有少數(shù)廠商走的是藍(lán)寶石基氮化鎵路線。采用硅基氮化鎵的主要原因，是半導(dǎo)體硅片產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，使得其材料價(jià)格方面比較有優(yōu)勢(shì)。

但即便2014年已經(jīng)能夠量產(chǎn)出硅基氮化鎵器件，最終落地應(yīng)用，大規(guī)模出貨還是在2019年才開始。期間主要是針對(duì)高頻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，當(dāng)然還有手機(jī)廠商的快充需求下，持續(xù)投入到氮化鎵的應(yīng)用上，共同促進(jìn)了氮化鎵生態(tài)、制造工藝的完善。

所以，在手機(jī)快充大規(guī)模應(yīng)用氮化鎵，以及無線充電的普及下，對(duì)充電功率的需求逐漸轉(zhuǎn)移到汽車上。于是汽車座艙內(nèi)的手機(jī)有線充電接口、無線充電面板，也就成為了氮化鎵最早在汽車上落地的應(yīng)用場(chǎng)景。

另一方面，隨著汽車智能化水平提高，自動(dòng)駕駛的需求下，讓激光雷達(dá)市場(chǎng)迎來爆發(fā)。而激光雷達(dá)上，因?yàn)楦哳l信號(hào)對(duì)器件快速開關(guān)能力的需求，氮化鎵所具備的高電子遷移率特性，可以提高晶體管的開關(guān)轉(zhuǎn)換速度，且整體器件功率密度高，十分合適在對(duì)體積要求較高的車載激光雷達(dá)中應(yīng)用。

氮化鎵器件應(yīng)用于激光雷達(dá)的方案/電子發(fā)燒友攝

因此，目前氮化鎵在汽車上的應(yīng)用，主要還是在于座艙內(nèi)快充以及激光雷達(dá)等場(chǎng)景。

氮化鎵在汽車OBC、主驅(qū)等高壓應(yīng)用，前景真的很好嗎？

相信如果一直關(guān)注三代半產(chǎn)業(yè)的讀者，近幾年應(yīng)該看到過不少關(guān)于氮化鎵汽車應(yīng)用的報(bào)道，從很多市場(chǎng)研究報(bào)告中都能看出很多廠商在布局，市場(chǎng)前景一片大好。而產(chǎn)生這個(gè)疑問的原因是，近期在展會(huì)上與一些氮化鎵廠商的市場(chǎng)人員交流時(shí)，發(fā)現(xiàn)盡管這些廠商自己有布局汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，比如OBC、DC-DC等，但他們也向筆者透露車企對(duì)在主驅(qū)、OBC上應(yīng)用氮化鎵產(chǎn)品的意愿不太強(qiáng)烈。相比之下，氮化鎵廠商可能更加看好充電樁、光伏等應(yīng)用。

其中原因大概有兩點(diǎn)，一是在性能上，汽車主驅(qū)或者OBC等高壓應(yīng)用中氮化鎵的性能相比碳化硅是有差距的，而成本上氮化鎵又不及硅基器件，車企從性能和成本兩個(gè)方面都沒有太大的驅(qū)動(dòng)力去使用氮化鎵；二是氮化鎵沒有在新能源汽車高壓電路中大規(guī)模應(yīng)用的案例，車企往往不愿意冒這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)，特別是在涉及到汽車運(yùn)行安全的主驅(qū)中。

同時(shí)，有小道消息稱，某氮化鎵大廠此前宣稱其氮化鎵器件獲得某國際汽車巨頭的大額產(chǎn)能協(xié)議，但實(shí)際上該汽車巨頭只是測(cè)試樣品，而目前也沒有真正在高壓系統(tǒng)中采用氮化鎵的計(jì)劃。（該消息暫未經(jīng)多方證實(shí)）

另一方面，我們又能夠看到，近年國內(nèi)外確實(shí)都有很多氮化鎵的汽車應(yīng)用樣品亮相。比如去年聞泰科技旗下安世半導(dǎo)體與縱目科技聯(lián)合開發(fā)的11kW氮化鎵車載無線充電控制器，據(jù)稱已經(jīng)滿足量產(chǎn)條件，并且在高合汽車上完成了裝車驗(yàn)證。

而更早前，安世還展出了與上海電驅(qū)動(dòng)聯(lián)合研制的“新能源汽車GaN功率組件及電機(jī)控制器”，實(shí)現(xiàn)氮化鎵在主驅(qū)上的應(yīng)用。

除此之外，去年吉利子公司威睿也與納微半導(dǎo)體合作建立實(shí)驗(yàn)室，表示將采用納微的氮化鎵以及碳化硅產(chǎn)品打造電動(dòng)汽車高壓產(chǎn)品。

而一些Tier1廠商，也推出了多款汽車高壓產(chǎn)品，包括海拉、GaN Systems、Marelli 的氮化鎵OBC。并且，在器件方面，目前已經(jīng)有廠商推出900V氮化鎵器件，可以用于電動(dòng)汽車高壓平臺(tái)上，而1200V的氮化鎵目前研究進(jìn)展也似乎較為順利，距離量產(chǎn)供貨或許已經(jīng)不遠(yuǎn)。

小結(jié)：

從當(dāng)前的市場(chǎng)上看，氮化鎵在下游車企中的接受程度較低，而產(chǎn)業(yè)鏈上游的器件設(shè)計(jì)、Tier1等廠商則在積極推動(dòng)氮化鎵的汽車應(yīng)用。這顯然是新能源汽車市場(chǎng)的增長前景大，需求預(yù)期導(dǎo)向的上游布局加速。不過，上下游的產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直以來也是互相推進(jìn)的，氮化鎵當(dāng)前在汽車上應(yīng)用的問題，其實(shí)隨著上游的努力，都會(huì)逐漸解決，畢竟氮化鎵確實(shí)具備其一定應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)，比如在一定條件下相比硅和碳化硅工作效率更高，更節(jié)能等。

或許可以這么說，當(dāng)前氮化鎵的汽車高壓應(yīng)用，急需一家車企來當(dāng)?shù)谝粋€(gè)吃螃蟹的人。

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