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三大應用推波 GaN普及率節節高升
新電子侯冠州
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氮化鎵(GaN)已開始加速導入至各應用市場當中,其普及率也在這3~5年之間逐漸提升。對此,GaN System台灣區總經理林志彥表示,伺服器電源、電動車(EV),以及無線充電將是驅動GaN快速成長的三大關鍵市場。

林志彥指出,諸如Google、亞馬遜(Amazon)、微軟(Microsoft)等系統業者,過往皆採取12V的電源架構。如今為了要提升電源使用效率,降低損耗以節省電費成本,皆紛紛轉往48V的電源設計架構;而採用48V轉1V的設計模式,不論是伺服器電源系統、主機板電源系統,首要克服的就是切換損耗。因此,具備有高開關速度、低損耗特性的GaN,便成為首要選擇。

另外,因應節能減碳,節能運輸將成為主流趨勢,電動汽車成長率也因而急速攀升。目前各大車商都開始加速電動化時程,像是保時捷的目標是在2023年前將製造50%的EV車型;通用汽車,豐田和Volvo也宣布2025年實現銷售100萬輛EV的目標;BMW則表示到2025年將會提供25款電動車,其中12輛將是全電動車等。

由此可見,發展電動車已是必然趨勢,而如何使電動車達到最佳的電源轉換效率,是目前各車廠的首要任務。GaN能提供更低的開關損耗、更快的開關速度、更高的功率密度、更佳的熱預算,進而提高電動汽車的功率輸出和效能,且降低了重量和成本,因此已逐漸導入至電動車元件之中,像是DC-DC轉換器,車載充電器(OBC)等。

至於在無線充電市場,捷佳科技總經理舒中和則透露,現今各種應用市場對功率的需求只會越來越大,而產品的功率規格需要提高時,系統的轉換效率規格也必須相對提升。

以無線充電而言,電源轉換(Power Conversion)於無線電源傳輸的設計會影響系統的總效率。像是AC-DC、DC/Switching RF Amplifier、RF/DC Rectifier每一個建立區塊(Building Block)都須考慮優化轉換效率來解決系統散熱問題。當功率越大時,就需更高的轉換效率來降低相對產生的熱能。如果需要縮小體積,對於系統設計來說,更是加倍的挑戰。

總而言之,大功率小體積的設計挑戰就是效率的問題,電源轉換、高效能、低損耗的元件、線圈設計和阻抗匹配都是直接影響系統的總效率的因素,而GaN便在此當中扮演相當重要的角色。GaN元件具有高開關速度、低損耗、小體積等優點,可滿足大功率、小體積的無線電源傳輸研發;因此,無線充電也是推動GaN快速成長的主要應用市場之一。

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