破解能源需求增強與凈零經濟之間的矛盾3氮化鎵（GaN）功率半導體正處于高速增長軌道，并在多個行業逐步邁向關鍵拐點。目前，消費類充電器和適配器已率先實現突破，預計今年將有更多應用達到拐點，其他應用則有望跟進。然而，GaN要實現廣泛普及，仍面1.綜合電力系統的重要性將進一步提升。GaN依托其在效率、功率密度和尺寸優化方面的產品優勢，在電力系2.除了“單純的”器件優化，GaN的廣泛應用需要全行業共同推動創新，以構建健全的生態系統，包括先進封4多推動可持續發展的創新（例如，電動汽車和太陽能發電場）高度依賴電氣系統，而這可能無意中帶來環境平衡問題。因此，如何解決這些挑戰，對于推動可持續發展至關重要。技術的進步必須與提高能效、減少二氧化碳排放的創新并行發展，而這正是GaN的用當今和未來的技術高度依賴電能來推動創新，而這同大多數全球企業已將可持續性作為核心業務戰略。在一項調查中，80%的高管表示，他們優先投資可持續氮化鎵（GaN）已被證明是提高各種應用能效的解決不僅助力多個技術領域的持續進步，也將成為企業及然而，GaN的大規模普及仍然取決于其成本可負擔性[5]。雖然在充電器和適配器等消費電子領域，GaN的普及已達到市場拐點，但在工業和汽車領域的廣泛接下來的預測章節將進一步解析這一增長趨勢，并提5消費電子機器人機器人行業的增長主要由市場需求增長和技術進步共同驅動。其中，全球人口老齡化導致勞動力短缺，成為推動機器人市場擴張的重要因素。此外，人工智能和傳感器集成的快速發展也使機器人技術在各行各業的應用變得更這些技術進步帶來了諸多優勢，例如，無需笨重的電解電容器、縮小了尺寸，并提高了可靠性。將逆變器集成到電機機箱，可減少散熱器的需求，同時優化關節/軸的布線，并簡化具有高開關頻率的GaN基電機控制設計還支持在緊湊的密封外殼中，實現更高的功率。GaN在高頻下能夠667GaN在家用電器市場的增長強勁，預計未來4年將迎來快速增長，2023年-2029年的復合年增長率預計達到場競爭力的影響。能效標簽根據家用電器的能耗進行評級，是消費者購買家電的重要決策因素。為了獲得最高能效評級，制造商必須在保持高性能的同時，降低能耗。對此，提高家電內部的功率轉換效率是一個有效的解決方隨著家電市場的不斷發展，GaN技術的廣泛應用不僅將推動創新，也將在降低能耗、助力低碳化發展方面發揮關體二極管，可有效減少反向恢復電荷等寄生效應。此外，GaN逆變器具備更快的開關速度，使小型高電感電機可在更高的速度下運行，減少部分家電對復雜傳動系統的需求，從而降低成本。此外，它可實現更緊湊的電機驅動最后，GaN逆變器能效更高，散熱更少，使得工程師無需使用散熱器。傳統散熱器通常由鋁制成，體積龐大，在制造過程中需要人工安裝；在高濕度環境下運行時，易受冷凝影響，成為故障點，從而降低可靠性。通過消除8住宅太陽能和預測：GaN技術將進一步提升住宅太陽能和ESS的效迄今為止，清潔能源轉型最成功案例之一便是太陽能但清潔能源發電的增長速度仍未滿足全球日益增長的電力需求，若要實現凈零排放目標，太陽能光伏發電長的主要驅動力包括，消費者對可持續發電需求的認識不斷提高，以及政府稅收和補貼政策的增加[22]。在這類支持性政策環境及其他因素的推動下，預計到在既定政策情景（STEPS）下，光伏發電將占全球總發電量的25%，在凈零排放情景（NZE）下，這一比隨著全球向可再生能源轉型，高效的電力轉換與傳輸技術變得尤為重要。而這正是高效GaN技術地。在住宅生態系統中，GaN技術發揮著日益重要的作用，廣泛應用于微型逆變器、串式/混合逆變器、功率優化器、便攜式電站，以及車網互聯（V2G）電在太陽能微型逆變器中，GaN器件可帶來諸多優勢。其中，一個顯著的優勢在于，它能夠處理更高的功率水平，同時保持較小的逆變器外形尺寸，從而實現緊因此有助于提高效率并減少散熱。此外，單向和創新另一個重要趨勢是，住宅或電動汽車對電池充放電的需求日益增長，這被稱為V2X（車聯萬物）系統。在能夠雙向阻斷電壓，從而使能量流控制更加高效，同時確保在不同運行條件下的安全性和可靠性。此外，BDS無需中間直流鏈路，即可提升功率密度、縮小外形尺寸，并降低成本。換言之，與傳統的背靠背開關顯著降低系統成本，同時提高功率密度和效率。不僅如此，基于GaN的混合式/串式逆變器具備更低的開這在儲能系統中尤為重要，因為混合式逆變器需要高效管理電網、儲能系統與負載之間的能量流動，從而在功率優化器系統中，GaN技術可以調節光伏（PV）面板的最佳電流和電壓，進一步發揮其高功率密度和效率的優勢。此外，優化器系統的另一個關鍵方面是熱性能。與傳統的硅基器件相比，GaN器件具有更高的熱導率，因此可以更高效地散熱，降低器件的工作總之，GaN功率半導體有望提高住宅太陽能和儲能系統的效率和性能，實現更緊湊、更高效的設計，這是移動出行高電動汽車（EV）的充電效率、功率密度和材料可持未來幾年電動化轉型仍將持續加速，這主要得益于全新的解決方案，能為市場帶來經濟高效[24]、面向未政府政策（例如，歐盟的二氧化碳排放標準和美國的更高的效率、更緊湊的尺寸和更輕量化，是電動汽車技術路線圖的關鍵優化方向，而這些正是GaN等寬禁由于獨特的電氣參數、更高的集成度和日益成熟的市相比傳統的硅基解決方案，GaN在電動汽車領域具有多項核心優勢，完全符合市場對可持續、高效能和成并減少散熱。其高功率密度最大限度地減少了材料用量，從而實現更緊湊、更輕量化的設計。基于GaN的解決方案可實現更小、更具成本效益的電容器和變壓器，從而在保持高性能的同時，減少整個系統的體積和成本。GaN技術的集成實現了雙向開關和集成邏輯等新特性，使系統更加緊湊、診斷更加簡便，實現面在車載充電器領域，GaN具備零反向恢復電荷，可有效降低電磁干擾；提供更低的開關損耗，使磁性元件其中，GaN支持優化系統尺寸，并使風冷系統適用于GaN在移動出行應用領域的應用將持續增長，首批可推出。各大汽車廠商和供應商正在積極驗證GaN解決方案的質量、穩健性和成本效益，為將來的大規模部盡管GaN潛力巨大，但業界必須應對質量驗可擴展性和法規遵從性等挑戰。然而，GaN帶來的機會同樣引人注目，包括拓展電動汽車和可再生能源系統的應用范圍、推動功率電子拓撲結構的創新，以及預測：在汽車牽引逆變器領域采用GaN技術，將進一電動汽車（xEV）市場（包括純電動汽車（BEV）））牽引逆變器是電動汽車高功率驅動系統的核心組件，從而驅動電動機，并控制車輛速度和扭矩。當前最先進的逆變器設計中，半導體選擇的核心要求包括：高在未來的400V傳動系統中，GaN的優異開關性能可進一步降低逆變器損耗，特別是在輕載工況下。在實GaN帶來了效率提升，這可以延長續航里程，或使車輛使用更小、更便宜的電池。此外，由于GaN可以在牽引逆變器已經實現非常高的能效水平，但要實現整體系統效率的進一步提升，還需要在系統架構層面進行創新。采用三級拓撲結構的牽引逆變器由于可以生與當今最先進的兩級逆變器相比，“T型”三級逆變雙向GaN開關是對800VT型三級新。在該拓撲結構中，每個相腳的背對背開關可以被提升了系統效率，同時縮小了半導體的尺寸，并降低了成本。因此，將650V雙向GaN與1200V單向硅或碳化硅器件相結合，是下一代牽引逆變器系統級創新的一個良好示范，充分發揮不同半導體技術的獨特總之，GaN技術可以延長續航里程，并提高400v和800v系統的能效，將有助于提升電動汽車的市場普向更高電壓功率架構的過渡，需要能夠承受更高電壓禁帶特性，可顯著降低導通電阻，并盡可能地減少開關損耗，從而提高整體系統效率。此外，GaN器件可以在更高的開關頻率下運行，支持使用更小的無源元從而盡可能減少了開關轉換過程中的能量損耗，并改善熱性能。GaN是48V系統中DC-DC轉換器的理想隨著汽車對更高性能的需求不斷提升，其對功率/電成了巨大挑戰，要支持更高的功率輸出，12要變得更粗、更重，制造和安裝難度也隨之增加。相比之下，48V功率架構更適合滿足高功率需求，因為的1/4，因此，電線厚度可減至1/16。另外，它還減少了對大電流端子和連接器的需求。基于這些原因，GaN技術具有獨特的優勢，可以滿足這些需求。它具有高能效、優異的散熱性能，以及在更高的功率密度下運行管理和AI優化領域的技術創新。這些合作旨在提升能效水平和帶來新的應用，充分發揮GaN的獨特優勢，以滿GaN正逐步成為一項顛覆性的技術，特別是在5G基站等高功率需求應用領域。AI與電信行業的深度融合GaN技術在大都市和市中心等高需求地區的廣泛應用機會。隨著技術趨勢的持續演未來將上升至7%[31]。這一趨勢促使行業對更先進的功率解決方案產生迫切需求，以應對AI服務器日益增長的AI計算的供電將高度依賴GaN技術來最大化功率密度，并優化功率架構各環節的能效。這種模塊化的方法使得每種技術都能各展所長，形成協同優耗散，導致數據中心需要龐大的冷卻基礎設施。隨著數據中心規模的擴張，冷卻需求可能成為運營的一大瓶頸，此外，包括GaN在內的寬禁帶半導體正在快速滲透數據中心應用。雖然GaN在充電器和適配器等其他領域已經達到了市場普及的拐點，但隨著AI數據中心功率水平的持續攀升，GaN技術正愈發受到行載日益增長的需求支持下，GaN技術在下一代電源設計中的部署已經啟動。未來幾年，在對緊湊、高效和高性能GaN技術在滿足人工智能數據中心的功率需求方面取得了重大突破。憑借混合架構、效率改