在數(shù)據(jù)中心，服務(wù)器的電源效率一直是業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)。以 Google、亞馬遜(Amazon)、微軟(Microsoft)等為代表的系統(tǒng)業(yè)者，過(guò)去普遍采用 12V 的電源架構(gòu)，但為了提升電源使用效率、降低損耗以節(jié)省電費(fèi)成本，如今紛紛轉(zhuǎn)向 48V 的電源設(shè)計(jì)架構(gòu)。GaN 器件具備高開(kāi)關(guān)速度、低損耗的特性，恰好成為解決這一問(wèn)題的首要選擇。例如，臺(tái)達(dá)作為全球最大的服務(wù)器電源供應(yīng)商，市占率近 5 成，其服務(wù)器電源的功率密度在過(guò)去 10 年里由 33.7W/in3 上升至 100.3W/in3，功率等級(jí)也從較低水平發(fā)展到了 3.2kW 甚至 5.5kW，而下一代預(yù)計(jì)將達(dá)到 8kW 以上。在這一進(jìn)階過(guò)程中，GaN 技術(shù)發(fā)揮了重要作用。

英飛凌指出，將液冷技術(shù)與 GaN 相結(jié)合，在較低結(jié)溫下具有明顯的優(yōu)勢(shì)，為數(shù)據(jù)中心提供了巨大的機(jī)會(huì)，可以最大程度地提高效率，滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的電力需求，并克服服務(wù)器發(fā)熱量不斷增加所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)更高端的 AI 運(yùn)算，服務(wù)器電源的效能、功率密度必須進(jìn)一步提高，GaN 已成為關(guān)鍵解決技術(shù)之一。AI 服務(wù)器對(duì)電源轉(zhuǎn)換的需求倍速增長(zhǎng)，這無(wú)疑為 GaN 在服務(wù)器電源領(lǐng)域的應(yīng)用提供了更為廣闊的空間。以英偉達(dá) GPU 產(chǎn)品為例，一年前其功率密度是 300W，在今年達(dá)到 800W，下一年預(yù)計(jì)將達(dá)到 1700W，如此迅猛的功率密度提升，使得 GaN 的優(yōu)勢(shì)愈發(fā)凸顯，眾多科技巨頭如微軟、亞馬遜、Meta、谷歌等的 AI 服務(wù)器中的 DC - DC 轉(zhuǎn)換器都開(kāi)始搭載 GaN 電源轉(zhuǎn)換產(chǎn)品。

電動(dòng)車(chē)(EV)：性能提升的關(guān)鍵助力

GaN 能提供更低的開(kāi)關(guān)損耗、更快的開(kāi)關(guān)速度、更高的功率密度以及更佳的熱預(yù)算，進(jìn)而提高電動(dòng)汽車(chē)的功率輸出和效能，且降低了重量和成本。因此，GaN 已逐漸被導(dǎo)入至電動(dòng)車(chē)組件之中，如 DC - DC 轉(zhuǎn)換器、車(chē)載充電器(OBC)等。GaN 器件擁有比傳統(tǒng)硅器件更高的導(dǎo)電性和更高的開(kāi)關(guān)頻率，能夠大幅減少逆變器的功率損失。與使用硅作為等效產(chǎn)品相比，采用 GaN 作為電動(dòng)汽車(chē)逆變器可以在一定程度上減小尺寸、減輕重量以及縮減功耗。

第一個(gè)符合汽車(chē) AEC - Q101 標(biāo)準(zhǔn)的功率 GaN 產(chǎn)品在 2017 年由 Transphorm(現(xiàn) Renesas - 瑞薩電子)發(fā)布，截至目前，已有多家廠商推出豐富的汽車(chē)級(jí)產(chǎn)品。雖然 GaN 進(jìn)入 Inverter、OBC 等動(dòng)力系統(tǒng)組件還面臨著多個(gè)技術(shù)問(wèn)題，但在英飛凌、瑞薩等汽車(chē)芯片大廠的持續(xù)投資推動(dòng)下，GaN 在提升電動(dòng)汽車(chē)性能方面的潛力巨大。例如，2024 年已有廠商發(fā)布 11kW/800V GaN OBC 方案，憑借其在 650V 以下區(qū)間的高開(kāi)關(guān)頻率和小尺寸優(yōu)勢(shì)，成為高集成、高功率密度車(chē)載電源的重要候選。隨著 GaN 技術(shù)在電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域的不斷應(yīng)用和發(fā)展，其將為電動(dòng)汽車(chē)性能的提升帶來(lái)更多的可能性，從充電效率的提高到續(xù)航里程的增加，都有望實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

無(wú)線(xiàn)充電：便捷充電的技術(shù)支撐

GaN 組件具有高開(kāi)關(guān)速度、低損耗、小體積等優(yōu)點(diǎn)，可滿(mǎn)足大功率、小體積的無(wú)線(xiàn)傳輸研發(fā)需求。捷佳科技股份有限公司總經(jīng)理舒中和透露，現(xiàn)今各種應(yīng)用市場(chǎng)對(duì)功率的需求只會(huì)越來(lái)越大，而 GaN 在此過(guò)程中發(fā)揮著不可或缺的作用，無(wú)線(xiàn)充電已成為推動(dòng) GaN 快速成長(zhǎng)的主要應(yīng)用市場(chǎng)之一。

在手機(jī)等小功率移動(dòng)設(shè)備領(lǐng)域，由于成本問(wèn)題，GaN 短時(shí)間內(nèi)難以大規(guī)模應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)快充。但在電動(dòng)車(chē)、機(jī)器人等中大功率場(chǎng)景，GaN 技術(shù)則大有用武之地。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電 4 項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電從技術(shù)研發(fā)、工程示范向產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程邁出關(guān)鍵一步。意大利無(wú)線(xiàn)設(shè)備制造商 Eggtronic 推出了基于 GaN 的電動(dòng)汽車(chē)無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，無(wú)需電源適配器，可在高達(dá) 300W 功率和 40mm 距離下實(shí)現(xiàn)高達(dá) 95% 的充電效率，其采用的混合無(wú)線(xiàn)交流電源專(zhuān)利技術(shù) E2WATT，內(nèi)部 GaN 技術(shù)由納微半導(dǎo)體提供，將單片集成模擬驅(qū)動(dòng)電路和數(shù)字邏輯電路集成在同一芯片上，額定頻率為 2MHz，大大減少快充系統(tǒng)尺寸和功率轉(zhuǎn)換成本。隨著無(wú)線(xiàn)充電在各領(lǐng)域逐步普及，GaN 技術(shù)將憑借其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，為無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)的發(fā)展提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐，推動(dòng)無(wú)線(xiàn)充電從概念逐步走向大規(guī)模應(yīng)用。

服務(wù)器電源、電動(dòng)車(chē)以及無(wú)線(xiàn)充電這三大市場(chǎng)，正憑借各自對(duì)高效、節(jié)能、小體積等性能的追求，成為 GaN 技術(shù)快速發(fā)展的強(qiáng)大驅(qū)動(dòng)力。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的逐漸降低，GaN 有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，為電子行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)更多的創(chuàng)新和變革，在未來(lái)的科技發(fā)展藍(lán)圖中描繪出濃墨重彩的一筆。