Page 28 - RISC-V創新百花齊放中國MCU業者積極佈局

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GaN功率元件發展藍圖。
(來源:Yole)
「電氣化是汽車產業邁向未 來的發展之路，而要擴大整個生態 系統，需要做的事情還有很多;」 Witham表示:「要讓被大規模採 用，像是降低售價、縮短充電時 間、延長行車里程以及增加電動 車充電基礎設施網路等等，都是 必須解決的問題。」
能隙半導體的其他優點，能讓電 動車使用的零件小型化，同時提 升散熱性能。
器變得愈來愈輕巧且便宜。 Witham宣稱:「GaN讓工程 師能打造出比矽輕巧四倍、能耗 少四倍的功率電子系統;」相關優 勢包括零反向恢復，能夠提供電 池充電器和牽引逆變器更少的開 關損耗、更高的頻率以及更快的 開關速度。此外，降低開關切換損 耗，有助於減少像是電動車充電器 和逆變器應用中的電容器、電感器
氮化鎵技術目的在提高關 鍵電動車應用的效率及功率密 度。Witham表示:「GaN能被導 入廣泛的EV應用設計中，涵蓋車 載電池充電器、DC/DC轉換器到 牽引逆變器(traction inverter)、 無線電力傳輸、光達(LiDAR)，以及 12V音訊放大器等應用。」
Witham補充，GaN技術宣稱 能夠解決尺寸與重量的限制，並在 提高功率和效率下，也同時減少元 件數量。這些特性能夠幫助降低電 動車的成本，同時提高功率密度、 減輕汽車重量並延長行車里程。
GaN功率半導體元件正成為 下一代高性能電動車的關鍵元素， 可實現車體輕量化以及系統效率 的提升;這些因素能夠解決對電動 車續航力的疑慮。Witham在一份 新聞聲明中表示，該公司與BMW 簽署的合約價值高達數億美元， 說明車廠對投入創新技術及永續 性的專注程度。與BMW的合作也 突顯了寬能隙半導體技術的進展， 尤其是DC/DC轉換器和驅動逆變
以及變壓器的重量和體積。 該公司表示，這些優點能夠將 車載電池充電器的尺寸縮小25%， 將牽引逆變器的功率損耗減少超 過70%，同時以更輕而小巧的DC/
根據產業分析，鋰離子電池在 電動車售價佔據的比重高達30%; 支持者表示，基於GaN的元件能 夠幫助降低該成本。舉例來說， 相較目前電動車使用的傳統絕緣 閘極雙極電晶體(IGBT)元件逆變 器，GaN逆變器能夠提升多達70% 的效率。
www.eettaiwan.com | 2021年11月
DC轉換器將功率轉換損耗減半。
電動車對GaN的需求
其結果將能夠透過更小且更 輕的充電器、牽引逆變器以及DC/ DC轉換器，幫助從目前的電池容 量擠出更長的行車里程，且同時簡 化元件封裝。
隨著電動車產業進入快速發 展期，對關鍵半導體元件的需求 可能也會增加，和GaN供應商的 策略夥伴關係也變得更為重要。
GaN的能隙為3.2電子伏特 (eV)，大約是矽(1.1eV)的三倍， 這代表要在一個矽半導體的傳導 帶激發一個價電子，會需要更多 的能量。GaN半導體表現出比矽 還要高1,000倍的電子遷移率，也 就是它們流動得更快，能夠提供更 好的效率。其結果之一是更佳的散 熱管理，以及規模更小且較不昂貴 的冷卻機制。
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