本文最初發表於 EE Times。

功率 MOSFET 市場規模龐大且發展成熟，預計到 2027 年市場價值將達到約 140 億美元。該市場通常分為三個電壓區間：40 V 以下、40–200 V，以及 600 V 以上。其中，200 V 以下的市場約占整體市場的 75%。高效能電源轉換（Efficient Power Conversion，EPC）的大多數目標應用正集中於此區間，包括 AI 伺服器、48 V 電源轉換器、機器人以及自主機器。這使其成為 GaN 技術採用的關鍵戰場。透過聚焦於更高效率、更高功率密度與更簡化的系統設計，GaN 技術正逐步成為現代電源轉換系統中取代矽元件的可行方案。

為 AI 時代供能

AI 正深刻影響伺服器與資料中心的架構方式。隨著運算複雜度提高以及散熱限制日益嚴苛，電源設計人員被迫超越已過時的矽基元件。AI 電源轉換常被稱為「頂級掠食者」應用，因為即使是極微小的效能提升，也能帶來巨大回報。在這個高度競爭的市場中，GaN 更高的效率與更小的體積，正在改變各個電壓層級的設計方式。

EPC 將其 GaN 解決方案對應至 Open Rack V3 架構，並界定以下策略層級：​AC-DC 與 PFC 前端：EPC 的 150 V 與 200 V 元件在 LLC 及相關拓撲的隔離前端主側中占有日益成長的比重。​48 V 至 12 V（或 6–8 V）中間級轉換：25 V 與 15 V 元件特別被定位用於將次級側從 MOSFET「撬動」轉向 GaN，在此處損耗占比高且對效能極為敏感。主側則已以 100 V GaN 解決方案為主。

在系統層級，EPC 透過 輸入串聯、輸出並聯（ISOP）拓撲 推動高電壓至低電壓的電力傳輸。已展示的 800 V 轉 48 V 或 12 V 配置，採用磁性整合變壓器與 GaN 電晶體，效率超過 98%。這些成果突顯了基於 GaN 的系統在機架級與分散式電源應用中的可擴展性。此一方法亦因 EPC 作為 NVIDIA 下一代 800 V AI 電源架構的 GaN 供應商而獲得驗證。GaN 能在高電壓與高頻下高效運作的能力，使其在矽 MOSFET 遭遇物理極限之處具備決定性優勢——此優勢正被超大規模 AI 系統與高密度資料中心電源廣泛運用。

GaN 應用於仿人機器人、無人機與自主機器

EPC 亦積極投入仿人機器人、工業無人機與自主機器的開發，這些應用不斷挑戰動態運動與效率的極限。EPC 的整合式 GaN 功率級與馬達控制 IC，結合高速電晶體以及智慧型閘極驅動與保護功能，打造出最適合 48 V 無刷直流馬達的小型化模組。其優勢十分明確：體積更小、重量更輕、控制頻寬更寬。GaN 可在接近或高於 100 kHz 的頻率下運作，相較於低頻 MOSFET 設計，效率與反應速度皆大幅提升。

GaN 讓能源利用更有效率，並可在機器人關節、手指與肢體中實現更緊密的整合，而這些部位對轉矩密度與散熱能力要求極高。EPC 透過提供高效率且可擴展的馬達驅動方案，協助設計人員打造效能更佳、自主性更高的 仿人機器人與工業機器人。

將效率延伸至地球之外

EPC 亦透過其 EPC Space 事業部，服務於太空通訊與航太系統領域，在這些應用中，可靠性與效率至關重要。公司正持續擴充其抗輻射 GaN 元件產品線，以支援對高可靠性要求極高的衛星星座與通訊平台。

GaN 正成為下一代衛星的關鍵技術，因其在效率、耐用性與尺寸方面樹立了新標準。隨著全球通訊網路對軌道星座的依賴日益加深，這一點尤為重要。

重新定義電力電子的極限

在一個長期由 MOSFET 主導的市場中，EPC 將 GaN 視為改變遊戲規則的技術。從 AI 伺服器到仿人機器人，再到太空平台，GaN 在矽技術觸及極限之處持續提供更高的效率、整合度與效能。產業發展方向已十分明確：隨著功率需求持續成長、外形尺寸不斷縮小，GaN 將持續為下一代功率轉換設計樹立標準。

Maurizio Di Paolo Emilio, Director of Global Marketing Communications at EPC