氮化镓:塑造未来能源效率的革命性半导体
随着全球持续对抗气候变化与环保挑战,英飞凌科技公司(Infineon Technologies AG)正处于创新的前沿。该公司利用所有相关的半导体材料,包括硅(Si)、碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN),推动实现减碳和数字化的重要进展。
在其2025年关于GaN功率半导体的预测中,英飞凌强调,氮化镓将成为改变游戏规则的半导体材料,其革命性地优化了我们对能源效率和减碳的方法。这种材料在消费品、移动出行、住宅太阳能、电信和人工智能数据中心行业中展现出显著优势,为终端用户的应用提供了高效的性能、更小的尺寸、更轻的重量和更低的总成本。从USB-C充电器和适配器开始,氮化镓正逐步在更多行业达到应用的临界点,显著推动了基于GaN的功率半导体市场。
英飞凌的高层表示:“公司致力于通过基于Si、SiC和GaN的所有半导体材料的创新,驱动减碳和数字化。”氮化镓由于其在效率、密度和尺寸上的优势,其在综合电源系统中的相关性将会增加。随着与硅达到成本平等的视野,我们将在今年及以后看到氮化镓的应用率显著增加。
特别是在人工智能领域,氮化镓的作用不可或缺。人工智能数据中心所需的计算能力和能源需求的迅速增长,驱动了对能够处理与AI服务器相关的重大负载的先进解决方案的需求。通过利用GaN,AI数据中心可以提高功率密度,这直接影响到给定机架空间内可提供的计算能力。虽然氮化镓提供了明显的优势,但结合GaN、Si和SiC的混合方法是满足AI数据中心需求并实现效率、功率密度和系统成本之间最佳权衡的理想选择。
在家用电器市场,由于对洗衣机、干衣机、冰箱和水/热泵等应用的更高能效等级的需求,英飞凌预计GaN将获得显著增长。例如,在800W应用中,GaN可以实现2%的效率增益,这可以帮助制造商达到受欢迎的A级能效标准。据英飞凌称,基于GaN的电动车板载充电器和DC-DC转换器将通过向20kW+系统的转变,为电动汽车提供更高的充电效率、功率密度和材料可持续性。
在2025年及以后,机器人技术的广泛应用将得到GaN的支持,通过材料增强紧凑性的能力,推动快递无人机、护理机器人和仿人机器人的发展。随着机器人技术整合了自然语言处理和计算机视觉等人工智能进步,GaN将为紧凑、高性能的设计提供所需的效率。
英飞凌正在进一步增加对GaN研发的投资,以克服成本和可扩展性的挑战。凭借最广泛的产品和IP组合、最高的质量标准、先进的技术创新,如300mm GaN晶圆制造和双向开关(BDS)晶体管,公司在基于包括氮化镓在内的所有相关半导体材料的减碳和数字化方面,巩固了其领导地位。
Intel, Core i7, 笔记本与桌面处理器
AMD, Ryzen 7, 高性能计算
NVIDIA, Tegra X1, 移动设备与游戏主机
Qualcomm, Snapdragon 888, 智能手机与平板电脑
Apple, M1, 轻薄笔记本与桌面电脑
Samsung, Exynos 2100, 智能手机与穿戴设备