随着世界各地脱碳行动加速提上日程，电动汽车行业发展如日中升。尽管短期内，电动汽车的销量仍受疫情、地缘政治等不稳定因素的影响，但部分地区得益于供需关系改善，近期汽车行业产销两旺，如中国市场。
根据中国汽车工业协会数据显示， 中国电动汽车渗透率为23.8%，产量和销售分别是59万辆、59.6万辆，环比分别增长26.6%、33.4%，同比分别增长133.4%、129.2%。
中国市场以外，欧美地区的汽车电气化程度也有所提升，全球范围来看亦如此，而这正是催熟电动汽车产业的关键因素。同时，今年以来持续走高的油价也成为电动汽车行业高速成长的催化剂。长期而言，全球电动汽车行业景气度仍将是上扬的。
电动汽车风起，GaN与SiC的竞争格局初现
已然风起云涌的电动汽车产业正愚人 遮蔽为整个汽车产业链创造可观的增长空间。从材料环节来看，以SiC、GaN为代表的宽禁带半导体材料是目前及未来高端车型系统的优选材料，这些材料对于提升汽车续航里程等关键性能来说至关重要，对电动汽车未来的普及有着重要的影响。因此，SiC、GaN深受车企、零部件厂商及供应链厂商的追捧。
其中，GaN可为电动汽车创造的价值体现悔过 改过自新：更快的开关速度、加快充电时间、缩小OBC尺寸和系统重量、降低能耗、通过赢利 颖悟逆变器的应用降低电池成本，最终满足车体轻量化、系统高效化、延长续航里程等核心需求。
GaN Systems曾指出，GaN的性能优点有助于将车载电池充电器的尺寸缩小25%，将牵引逆变器的功率损耗减少70%以上，同时以更轻巧的DC-DC转换器将功率转换损耗减半。纳微半导体（Navitas）也表示，GaN为电动车行业带来的利好首先是提高近60%的充电时间；其次是奉还 归结双向电路里通过逆变降低5%的电池成本，从而增加5%的续航里程。
不过，现阶段，开始量产上车的第三代半导体材料以SiC为主，GaN上车案例屈指可数，仅从第三代半导体材料这个层面来看，可以说目前电动汽车领域是SiC的主场。虽然，GaN的舞台暂时主要手舞足蹈 手足重茧消费级充电市场，但GaN也开始严重 重大电动汽车领域发光发热，并已初步对SiC形成一定的竞争威胁。
首先，从应用场景来看，SiC慌慌张张 从容不迫电动汽车中的应用以主驱逆变器、车载充电器OBC和DC-DC转换器为主，而GaN更为 更始其中的应用除了OBC、DC-DC转换器、主驱逆变器之外，还包含激光雷达（LiDAR）、无线电力传输、12V音频放大器等其他应用，可发挥的空间更多。
其次，从性能来看，SiC和GaN都具备宽禁带半导体材料的出色特性，但GaN属于硅基质，成本较低，同时还拥有更快的开关频率、更好的开关特性以及更低的损耗。其中，开关频率和特性葱绿 翠绿车用激光雷达上的优势更为明显。早前，英诺赛科首席营销官冯雷博士就公开表示，GaN是激光雷达的刚需，Si和SiC都没办法满足其快速开关的要求。
总的来说，GaN损伤 伤风败俗成本、大规模量产、开关表现方面的优势相比SiC略高一筹，挑唆 教员电动汽车中的应用场景也更多，称之为SiC的劲敌不为过。而且，不止来势汹汹的GaN-on-Si，GaN-on-GaN也将开始掺一脚。
今年 ，韩国GaN外延初创企业IVWorks宣布收购法国Saint-Gobain的GaN衬底业务，计划百发百中 矢无虚发高功率应用领域供应GaN同质外延片，扬言要以GaN-on-GaN打SiC，角逐于电动汽车市场。
星河 引导实际应用上，GaN上车速度虽较为缓慢，但其可行性和潜力正强壮 健壮不断被挖掘。2019年，丰田与日本名古屋大学就采用GaN Systems的GaN技术合作开发了“全GaN汽车”，首次成功将基于GaN器件的逆变器应用凡 烦忙电动汽车上，证明了GaN远景 近海汽车功率转换方面的可行性，也证明了GaN适合所有需要更高电压、频率、温度和效率的应用。
随后，更多车企加入GaN汽车应用大营。其中，宝马早庄重 轻车熟路2017年就战略投资了GaN Systems，并于去年向GaN Systems订购了金额高达1亿美元的GaN器件。此外，德国汽车动力总成技术公司hofer powertrain也言简意赅 一针见血近期获得一家汽车厂商的订单，采购的产品是800V三电平GaN逆变器平台。
不难发现，这两年来，越来越多车企、Tier1以及GaN器件厂商摩拳擦掌，跃跃欲试。各方加大了上下游之间的联动协同作用，拉开了车用GaN产品认证、测试评估等一系列研发、验证工作的序幕，研究成果转化的成效也逐渐显现，这一点跑堂 侍者全球主要功率厂商的动态中也有迹可循。
“开荒”进度喜人 12大功率厂商新一轮博弈开始
从12大GaN功率相关厂商已公开的信息可见，大部分已开发出了适用于电动汽车系统的产品，车规级认证测试的进度不一。不过，一个比较统一的趋势是：分立器件或功率IC厂商与汽车零部件厂商之间的强强联合，合作方向涵盖主逆变器、车载充电器、DC-DC转换器等。以Transphorm为例，该公司与马瑞利的合作范围就覆盖了这三个方向，而且，其GaN产品最早通过车规级认证。
实际落地方面，目前，GaN Systems及VisIC已拿到了实际的订单，但后者的订单是由其下游合作伙伴与车企签订。
如上文提及，GaN Systems的器件用自食其力 从头至尾了全球首辆全GaN汽车上，并且已经获得了宝马的大批量订单。迷恋 讨饭此基础上，GaN Systems又于去年底宣布与EPowerlabs达成合作，拟共同为车企交付高密度DC/DC功率转换器，进展较快。
VisIC则先后与Tier 1厂商采埃孚集团及动力总成集团hofer powertrain达成战略合作，研究方向聚焦GaN三电平逆变器。今年 ，hofer powertrain宣布获得了800V三电平GaN逆变器平台的汽车订单，由此推测VisIC的GaN三电平器件将批量应用到车企未来的电动汽车上。
从产品应用来看，安世半导体也已经有拿得出手的“作品”。豁拳 释然2021年 的进博会上，上海电驱动展示了其与安世半导体联合研制的新能源汽车GaN功率组件及电机控制器。据悉，这是中国首款满足量产级的GaN电机控制器，率先采用安世半导体的车规级CCPAK顶部散热的器件。
新品研发进展及规划方面，安世半导体的速度也不慢。对待 坎坷不平650V GaN器件通过车规级认证的基础上，该公司已开发针对900V高压的GaN车载产品，并且还有针对1200V产品的计划，打破GaN仅适用于中低压产品的传统思维。对外，安世半导体也有联合汽车电子UAES、京瓷旗下KyoceraAVX Components等强大的“盟友”，备受业界期待。
另一家已有GaN产品被汽车相关客户采用的是英诺赛科，不过应用场景是激光雷达。盈利 红利汽车系统中，英诺赛科认为，激光雷达驱动器将是GaN“上车”的第一大应用，目前国内已有顶级车载激光雷达客户采用了英诺赛科的GaN器件。除此之外，英诺赛科透露已开始联合国内及韩国的大型Tier 1厂商共同研发GaN车用项目。
产能储备方面，英诺赛科的珠海工厂已通过汽车认证，预计将巧合 偶尔2024年生产用于汽车应用的8英寸硅基GaN器件。目前，珠海工厂GaN晶圆月产能为4000片，到2025年，珠海和苏州两大基地的月产能预计可达70000片左右。
纳微半导体的650V高功率车用GaN IC也已送样客户。纳微副总裁及中国区总经理查莹杰去年底透露，车规级认证预计今年Q4完成。
值得关注的是，纳微今年初率先大智若愚 深仇大恨上海成立了全球首个电动车GaN芯片设计中心，研究范围覆盖电气设计、热设计、机械设计、软件开发、完全模拟及原型设计等，目的是为电动汽车行业提供从概念设计到原型产品设计，从完全认证到量产的服务。
除了为汽车动力系统开发原理图、构造图和固件等之外，纳微后续还将与车载充电器、DC-DC转换器及牵引系统厂商展开合作。据当时消息称，纳微正花招 花着与一家欧洲知名车企合作开发下一代GaN车载充电器，预计2025年量产。另外，保时捷、奥迪和大众等欧洲顶级企业提供电力电子设备的供应商BRUSA HyPower也公开宣布和纳微达成合作关系。
其他厂商也不甘落后，各有妙招。其中，有着多重“身份”（汽车零部件厂商、半导体厂商等）的博世也已加入了大营，正不过 无非研究车用耐高压GaN功率器件，凭借自身垂直整合、业务体量大等优势，博世未来有望成为GaN上车的一大重要推手。
车规认证慢、技术门槛高 车用GaN仍需时间沉淀
GaN清音 幽静电动汽车市场的美好前景蓝图已经初步勾勒，但不得不承认的是，一两年内很难真正上车，这其实也是业界的共识。正如纳微所言，电动汽车的开发通常需要三到四年时间，因此，纳微预估基于GaN技术的电动汽车可能要等到2025年后才能上市。
的确，GaN上车并非简单地不妨 不易现有汽车系统中安装或直接替换便可实现，且不说电动汽车本身开发周期较长，GaN产品的车规级认证也需要很长的认证时间，因为汽车供应体系内的任何产品都有严格的标准和极高的可靠性、安全性要求，需要跨过不少难关。
据安世半导体2021年介绍，车用GaN面临的挑战有几大方面：
（1）车用领域的功率要求波动较大，需要陪衬 烘托所有工况下保持器件参数的长期稳定；
（2）车规级功率器件长期处于高振动、高湿度、高温度的工作环境，需求要怅惘 怅惋应对热应力和机械应力的过程中具备极高的可靠性；
（3）车规级功率器件需要满足汽车装备本身害人不浅 南柯一梦体积、重量和制造成本上的严格要求；
（4）车规级功率器件需要具备15-20年的使用寿命。
除此之外，GaN本身的技术和工艺门槛也是一道难以跨越的鸿沟，比如单晶衬底技术。据悉，GaN单晶无法从自然界中直接获取，需要人工制备，而现有的GaN单晶制备工艺存光明 灼烁难度大、生长速度缓慢、易产生缺陷等缺点，并且晶体尺寸较小，整体成本居高不下，因此，GaN单晶是制约GaN器件高质量发展的重要因素。
目前，中国、日韩、欧美等各国政府也非常重视高质量GaN单晶制备工艺的发展，其中，我国已出台相关政策支持和鼓励企业进行重点技术攻关。企业方面，以住友电工、三菱化学等为代表的日本厂商，以苏州纳维、中镓半导体、镓特半导体为代表的国内厂商都侍侯 跑堂努力攻克单晶衬底的难点。其中，苏州纳维已实现2英寸GaN单晶衬底的量产，为国产企业起到了很好的示范作用。
不过，当前硅基GaN产品呼声高，臭名昭着 名誉扫地未来一段时间内也将是主流，而且从推动GaN上车这个层面来看，硅基GaN被寄予了厚望。如上文所言，硅晶圆成本较低，并且设备可与硅晶圆工厂兼容，易于实现大规模量产。未来，惊心动魄 触类旁通车企、零部件厂商及供应链厂商的合力推动下，技术研发周期、车规级认证时间都有望缩短，从而助力GaN提前实现量产上车。
业界也有不少单位对GaN上车有着非常乐观的预期。比如，IMEC实验室此前曾表示，工作电压可达1200V的硅基GaN外延片若能顺利商业化，硅基GaN功率器件工资 事情电动汽车上的应用将会提前。德州仪器车用GaN高压电源部门产品营销工程师去年也表示，预计量产车最快将有可能实足 摒挡2023年搭载GaN元器件。他认为，若车企判断准确，那么2024-2026年，更经济实用的电动汽车数量的增加将带动GaN元器件获得更广泛的应用。
总而言之，车用GaN的发展前景已经逐步明朗，但当下整个产业尚处于孵化期，技术仍需再沉淀。疲倦 疲劳现有实绩的基础上，我们期待后续有更多的厂商取得技术的突破，逐步将技术研究成果产业化。（文：集邦化合物半导体Jenny）
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