氮化鎵的“上車”空間，可能沒有想象中那么美好？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）碳化硅在新能源汽車上如魚得水，同為第三代半導體的氮化鎵，目前市場則主要集中在消費電子領(lǐng)域，在消費電子市場站穩(wěn)之后，其實業(yè)界也一直希望能夠?qū)⒌墤?yīng)用市場進一步拓展，比如導入到汽車應(yīng)用中。

那么如今氮化鎵在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用進展如何？

汽車座艙無線充電、激光雷達先行

可以說，氮化鎵的首個商業(yè)化落地場景，其實就是手機充電器。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，其實他們的團隊至少十多年前就開始對氮化鎵器件進行研究，但氮化鎵器件的整個工藝真正可以實現(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)廠商走的是藍寶石基氮化鎵路線。采用硅基氮化鎵的主要原因，是半導體硅片產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，使得其材料價格方面比較有優(yōu)勢。

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。期間主要是針對高頻系統(tǒng)的設(shè)計進行優(yōu)化，當然還有手機廠商的快充需求下，持續(xù)投入到氮化鎵的應(yīng)用上，共同促進了氮化鎵生態(tài)、制造工藝的完善。

所以，在手機快充大規(guī)模應(yīng)用氮化鎵，以及無線充電的普及下，對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)用場景。

另一方面，隨著汽車智能化水平提高，自動駕駛的需求下，讓激光雷達市場迎來爆發(fā)。而激光雷達上，因為高頻信號對器件快速開關(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，十分合適在對體積要求較高的車載激光雷達中應(yīng)用。

氮化鎵器件應(yīng)用于激光雷達的方案/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)快充以及激光雷達等場景。

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)用的報道，從很多市場研究報告中都能看出很多廠商在布局，市場前景一片大好。而產(chǎn)生這個疑問的原因是，近期在展會上與一些氮化鎵廠商的市場人員交流時，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在主驅(qū)、OBC上應(yīng)用氮化鎵產(chǎn)品的意愿不太強烈。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，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方面都沒有太大的驅(qū)動力去使用氮化鎵；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風險，特別是在涉及到汽車運行安全的主驅(qū)中。

同時，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，但實際上該汽車巨頭只是測試樣品，而目前也沒有真正在高壓系統(tǒng)中采用氮化鎵的計劃。（該消息暫未經(jīng)多方證實）

另一方面，我們又能夠看到，近年國內(nèi)外確實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證。

而更早前，安世還展出了與上海電驅(qū)動聯(lián)合研制的“新能源汽車GaN功率組件及電機控制器”，實現(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體合作建立實驗室，表示將采用納微的氮化鎵以及碳化硅產(chǎn)品打造電動汽車高壓產(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，可以用于電動汽車高壓平臺上，而1200V的氮化鎵目前研究進展也似乎較為順利，距離量產(chǎn)供貨或許已經(jīng)不遠。

小結(jié)：

從當前的市場上看，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、Tier1等廠商則在積極推動氮化鎵的汽車應(yīng)用。這顯然是新能源汽車市場的增長前景大，需求預期導向的上游布局加速。不過，上下游的產(chǎn)業(yè)發(fā)展一直以來也是互相推進的，氮化鎵當前在汽車上應(yīng)用的問題，其實隨著上游的努力，都會逐漸解決，畢竟氮化鎵確實具備其一定應(yīng)用上的優(yōu)勢，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，當前氮化鎵的汽車高壓應(yīng)用，急需一家車企來當?shù)谝粋€吃螃蟹的人。