雜談GaN技術

人形機器人旨在模擬人類運動，目前在各種應用領域中呈現出強勁的市場成長。馬達控制是機器人設計中的關鍵環節。本文概述了基礎電源架構以及作為核心元件的電力電子系統所需滿足的要求，並介紹了高效功率轉換公司（EPC）提供的相關解決方案範例。

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根據高盛（Goldman Sachs）的一份研究報告，預計到 2025 年，全球仿人機器人的出貨量將達約 1.5 萬至 2 萬台，未來十年的年複合成長率（CAGR）將超過 40%。在這場從科幻走向現實的技術競賽中，馬達驅動的高頻化、小型化以及高效散熱管理能力已成為成功的關鍵因素。本文將概述仿人機器人的電源架構及其核心功率電子元件的技術需求，並結合產業領先企業高效能電源轉換公司（Efficient Power Conversion Corporation，EPC）所提供的 GaN 解決方案加以說明。

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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。

在摩納哥舉行的 Bodo Power Systems 寬能隙論壇上，EPC 創辦人暨執行長 Alex Lidow 憑藉其五十年電力半導體經驗，為 GaN 的討論定下基調，強調了氮化鎵（GaN）的顯著優勢。與來自德州儀器（Texas Instruments）、Navitas、英飛凌（Infineon）、東芝（Toshiba）、福斯汽車（Volkswagen）及三菱（Mitsubishi）的專家同台交流時，他將 GaN 定位為低電壓、高頻系統的最佳選擇——應用範圍涵蓋 AI 資料中心、人形機器人、自駕車以及 LiDAR。儘管 SiC 仍是高電壓應用的首選，Lidow 指出，GaN 已是一項具備成本效益、正在重塑負載點（PoL）電源的技術——而且遠不止於此。