來自加拿大的氮化鎵系統(tǒng)（GaN Systems）公司首席執(zhí)行官吉姆·維澤（Jim Witham）表示，2020年絕對(duì)是氮化鎵功率器件爆發(fā)的一年，市場(chǎng)上隨處可見功率范圍從45瓦到200瓦的氮化鎵充電器與電源適配器，其中不少是中小廠商提供的第三方配件。
那么，2021年會(huì)有什么變化呢？“2021年行業(yè)巨頭都會(huì)推出基于氮化鎵的產(chǎn)品，華為和Oppo都已經(jīng)推出了氮化鎵充電器，那么接下來三星和蘋果會(huì)怎么做？這個(gè)市場(chǎng)接下來值得人們的關(guān)注，蘋果等廠商都宣布不再標(biāo)配充電器，但是用戶還可以在線下或者線上單獨(dú)購買手機(jī)廠商原廠充電器，而且這些廠商都鼓勵(lì)用戶用原廠充電器，而不是第三方充電器。”
不標(biāo)配充電器適合手機(jī)這種低功耗設(shè)備，對(duì)于筆記本電腦等設(shè)備，功率可能達(dá)到100瓦，現(xiàn)在看還是會(huì)標(biāo)配充電器。吉姆·維澤說：“但電腦標(biāo)配充電器永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到200瓦，至少我這么認(rèn)為。電腦電源適配器一般需要65瓦，手機(jī)快充需要65瓦，那么130瓦的充電器，還是有可能的。”
吉姆·維澤公司的產(chǎn)品剛打入到飛利浦公司的一款新的帶65瓦充電功能的電源插座上。這個(gè)插座有三個(gè)220V AC插口和3個(gè)USB插口（2個(gè)USB-C口和一個(gè)USB-A口），從此電源插座也可以支持快充了。
吉姆·維澤認(rèn)為，電源適配器的增長(zhǎng)對(duì)正在走向成熟的氮化鎵器件市場(chǎng)至關(guān)重要。
“出貨量增加，成本下降，下降的成本進(jìn)一步刺激出貨量增加，這就是典型的半導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)模型，”吉姆·維澤表示，墻充中大量采用氮化鎵，將對(duì)氮化鎵產(chǎn)品出貨量增加貢獻(xiàn)很大。“現(xiàn)在的成本結(jié)構(gòu)與硅很接近，對(duì)氮化鎵而言，2021年最關(guān)鍵的就是出貨量。”
氮化鎵音頻應(yīng)用
GaN Systems公司在2020年初的時(shí)候發(fā)布了一款為高音質(zhì)12V音頻系統(tǒng)開發(fā)的參考設(shè)計(jì)，吉姆·維澤強(qiáng)調(diào)，氮化鎵器件在無線智能音箱市場(chǎng)浪潮中會(huì)變得越來越重要。
該參考設(shè)計(jì)有兩個(gè)通道，每通道（8歐姆負(fù)載）Class-D音頻放大器支持200瓦功率，總共是400瓦。利用12V電源升壓到18V給音頻系統(tǒng)供電，支持+-32V輸出，氮化鎵器件引入，在期待音質(zhì)效果下，將這款400瓦音頻產(chǎn)品的成本和功率輸出能力上做到了很好的平衡。
“氮化鎵音頻Class-D放大器參考設(shè)計(jì)放大效果好，電源紋波低。氮化鎵的引入必將給音頻設(shè)計(jì)界帶來一場(chǎng)風(fēng)暴，2021年將有不少重磅級(jí)產(chǎn)品上市，與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比，（氮化鎵器件音頻設(shè)計(jì)的）優(yōu)越性難以置信。”吉姆·維澤對(duì)氮化鎵在音頻應(yīng)用上的前景十分看好，“一開始是高端專業(yè)音頻設(shè)備，然后主流設(shè)備也會(huì)用起來，因?yàn)槌潆娖鞯膹V泛使用會(huì)讓氮化鎵成本降下來。”
工業(yè)氮化鎵電源
在工業(yè)領(lǐng)域氮化鎵的市場(chǎng)前景也很明朗。2023年歐盟將提高對(duì)數(shù)據(jù)中心電源效率的要求，這無疑會(huì)促進(jìn)氮化鎵的采用。
吉姆·維澤表示，2020年全球數(shù)據(jù)中心支出同比下降10%，但疫情導(dǎo)致的遠(yuǎn)程工作比例提高，實(shí)際上數(shù)據(jù)中心處理的數(shù)據(jù)量有大幅增長(zhǎng)。
數(shù)據(jù)中心建設(shè)支出的下降，意味著要更強(qiáng)調(diào)能源效率才能滿足需求，更小的電源才可以讓每個(gè)機(jī)架中放入更多的服務(wù)器。
氮化鎵車載應(yīng)用
有了氮化鎵，可以毫不費(fèi)力地將車載充電器（OBC）和直流轉(zhuǎn)換器放在一起。
吉姆·維澤說：“OBC和直流轉(zhuǎn)換器組合需要一個(gè)高頻、高效的開關(guān)，工作在500kHz到2MHz，這個(gè)頻率范圍超級(jí)寬。將兩個(gè)系統(tǒng)組合，可以簡(jiǎn)化電路，OBC需要用到功率因數(shù)校正（PFC）與直流轉(zhuǎn)換器，所以系統(tǒng)中有兩個(gè)直流轉(zhuǎn)換器。設(shè)計(jì)難度較大，但有成本和重量的優(yōu)勢(shì)。”
牽引逆變器也是氮化鎵的可用場(chǎng)景，不過這是低頻應(yīng)用，氮化鎵的頻率優(yōu)勢(shì)就無法發(fā)揮了。碳化硅（SiC）非常適用于大負(fù)載場(chǎng)景，例如加速或者拉重物的時(shí)候；氮化鎵則適合輕負(fù)載場(chǎng)景，比如城市駕駛，或者輕型汽車等。“負(fù)載不同決定了采用哪種器件。”吉姆·維澤認(rèn)為，氮化鎵和碳化硅的競(jìng)爭(zhēng)是長(zhǎng)期的。
“在過汽車資質(zhì)測(cè)試時(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)在何種應(yīng)用情況下，氮化鎵器件會(huì)失效，總體來看氮化鎵的數(shù)據(jù)比碳化硅要好。特斯拉的大量應(yīng)用，讓碳化硅贏了第一回合，但這是一場(chǎng)十五個(gè)回合的較量。”在吉姆·維澤看來，汽車應(yīng)用中氮化鎵翻盤的機(jī)會(huì)多得很。
