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BMW2017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器件的市场竞争备注: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。