GaN技术杂谈

人形机器人旨在模拟人类运动，目前在各种应用领域中呈现出强劲的市场增长。电机控制是机器人设计中的关键环节。本文概述了基础电源架构以及作为核心组件的电力电子系统所需满足的要求，并介绍了高效功率转换公司（EPC）提供的相关解决方案示例。

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当宽禁带半导体进入市场时，其应用领域划分相当明确。SiC 在600V以上电压范围挑战硅，而 GaN 则在约100V至600V的应用中与硅竞争。

Power Systems Design
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Efficient Power Conversion（EPC）首席执行官兼联合创始人 Alex Lidow 在最近的一次采访中，与 Power Systems Design 编辑 Ally Winning 讨论了 EPC 与瑞萨（Renesas）的战略协议。此次采访探讨了达成该协议的原因、拥有第二供应来源的重要性，以及某些 eGaN 器件如何帮助在低压 GaN 市场中确立事实标准。

近年来，氮化镓（GaN）功率器件的进步显著拓展了其在40 V以下低电压应用中的工作范围。由于硅MOSFET具有良好的导通性能、成熟的制造工艺以及经过验证的可靠性，历史上一直主导这一电压区间。

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在评估新型半导体技术时，专业音频行业传统上优先考虑可靠性、可预测的生命周期以及长期产品稳定性。因此，新兴器件平台通常只有在其电气性能和稳健性得到充分验证后才会被引入。

在这样的背景下，Innosonix 首席执行官兼联合创始人 Markus Bätz 早在 2020 年就决定从硅功率器件转向氮化镓（GaN）——比 GaN 在专业音频领域被广泛讨论还要早数年。

根据 Goldman Sachs 的研究报告，2025 年全球人形机器人出货量约为 15,000 至 20,000 台，未来十年预计将实现超过 40% 的复合年增长率。在这场从科幻走向现实的技术竞赛中，电机驱动的高频化、小型化与热管理能力成为关键胜负手。本文将概述人形机器人的电源架构及其核心电力电子器件的技术要求，并结合行业领先厂商 Efficient Power Conversion Corporation（EPC）提供的 GaN 解决方案进行说明。

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与提供高压 GaN 产品的瑞萨（Renesas）建立合作关系，为 EPC 扩展其中低压产品组合带来了新的机遇。

氮化镓（GaN）——一种与碳化硅（SiC）并列的宽禁带半导体——已成为下一代功率电子领域中优于硅的替代技术。知名市场研究机构 Yole 预测，到 2030 年 GaN 功率器件市场规模将达到 30 亿美元，2024 年至 2030 年期间的复合年增长率高达 42%，这主要得益于 OEM 采用率提升、消费市场成熟，以及在 NVIDIA 支持下 AI 数据中心业务的扩张。

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專精氮化鎵（GaN）技術的宜普電源（Efficient Power Conversion，EPC）宣布其第七代（Gen 7）eGaN平台首款元件EPC2366（40V）正式量產，鎖定高密度DC-DC轉換、AI伺服器電源供應器與先進馬達驅動等高功率密度應用場景。EPC強調，EPC2366 主打更低導通與切換損耗，以及熱表現的最佳化，相較同級矽MOSFET號稱可達最高3倍效能提升，並可支援40V連續、48V暫態，以因應48V系統波動需求。同步推出的還有EPC90167半橋評估板，以協助開發者加速導入應用，特別瞄準AI資料中心與Physical AI/機器人等新興高功率密度設計對效率與散熱的雙重壓力。

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本文最初发表于 EE Times。

功率 MOSFET 市场规模庞大且发展成熟，预计到 2027 年市场规模将达到约 140 亿美元。该市场通常分为三个电压区间：40 V 以下、40–200 V 以及 600 V 以上。其中，200 V 以下的市场约占整体市场的 75%。高效能电源转换（Efficient Power Conversion，EPC）的大多数目标应用正集中于这一电压区间，包括 AI 服务器、48 V 电源转换器、机器人以及自主机器。这使其成为 GaN 技术采用的关键战场。通过专注于更高效率、更高功率密度以及更简化的系统设计，GaN 技术正日益成为现代电源转换系统中取代硅器件的可行选择。

在不断发展的电力电子领域中，效率、尺寸和可靠性始终是关键指标。EPC 以其最新创新产品 EPC2366 树立了新的行业标杆。这款 40 V GaN FET 采用超紧凑的 3.3 × 2.6 毫米 QFN 封装，充分展现了功率半导体技术的前沿水平。