英诺赛科InnoGaN助力能源电子发展

2023年3月16日，2023（春季）亚洲充电展在深圳成功举办，展会同期还举办了2023（春季）全球第三代半导体产业峰会，并邀请了15位行业大咖现场与大家探讨第三代半导体，对氮化镓、碳化硅的应用技术以及产业的未来发展进行探讨和分享。

英诺赛科产品应用总监 邹艳波先生发表了《InnoGaN助力能源电子发展》主题演讲。

在碳中和和数字化时代背景下，能源电子迎来历史发展机遇。能源电子涉及能源的产生、存储和消费。

现今光伏发电是生产绿色能源的重要组成部分，但具有不确定性，需要配合储能产业快速发展去支撑我们对绿色能源的利用。能源消费这一块，主要涉及到与生活息息相关的消费电子以及出行相关的智能电动，能源数字化发展也离不开数据中心的支撑。而数据中心的能耗是非常大的，也需要能源的支撑。如此能源的产生、存储和消费便环环相扣。

所有这些能源电子类产业，都会涉及到电能的变换和转化。想要像控制信息流一样控制我们的电能，离不开功率半导体的支撑和发展。

近三年，氮化镓产业正迅猛发展。三年前大家谈到氮化镓，第一印象是性能还不错，但是价格有点贵，同时对于其可靠性还存有顾虑。

如今局面已完全不同，随着技术的迭代以及规模效应，氮化镓的性能比硅更加明显。其次成本方面，氮化镓方案的系统成本相比硅已经具备优势。对于大家最关心的可靠性这一块，随着氮化镓应用的深入，大量市场数据也已经为大众建立了信心。

可以相信，氮化镓的时代已经到来。为了氮化镓的发展，英诺赛科一直在努力。

英诺赛科一开始便选择了一条看起来更难的发展道路，选择做全球首家8英寸硅基氮化镓的IDM 模式企业，它意味着投入大、周期长。但只有IDM模式才能把客户的需求、产品设计、工艺的优化、可靠性等更高效地串联起来，让氮化镓产品不断高速迭代，建立优势，促使其变得更加优秀，让用户用得起，用得好。在今天看来英诺赛科是选择了一条真正能成功的发展道路。

经过七年的努力，英诺赛科建立了自己的全产品生态链。英诺赛科产品耐压可以覆盖15V-700V，实现功率转换应用全覆盖；其次，产品类型包括氮化镓晶圆、氮化镓单管和高集成合封芯片。

为了让更多客户、更多应用场景能够采用氮化镓器件，英诺赛科很早就开始布局成本竞争力。首先，英诺赛科的产品是基于全球最先进的8英寸硅基氮化镓平台生产，其单片晶圆所生产的氮化镓芯片数量相比6英寸晶圆增加80%，单器件成本下降30%。

其次英诺赛科在珠海和苏州已经有两个量产出货的晶圆厂，晶圆产能达到了每月1万片以上。得益于先进工艺和规模化，英诺赛科的氮化镓产品在业界已具备绝对的成本优势。

依托于产品性能和成本优势，英诺赛科在去年整体形势低迷的情况下，依然做到了出货1亿颗以上，这意味着英诺赛科成为全球出货量最大的氮化镓企业，应用场景覆盖消费、工业和汽车。

消费类主要包括快充、智能音箱、TV、LED照明，并且是全球首家将氮化镓应用于手机内部电源管理的企业；工业方面，主要是数据中心和储能；而汽车类应用主要是激光雷达。英诺赛科产品品质和性能，已经得到了各个行业头部客户的认可。同时也已在产品性能、成本、可靠性方面做好充分准备，迎接能源电子的腾飞。

能源电子目前有高频、低碳、更集成化三个趋势。高频主要是为了提高产品功率密度，在一些场景需要更高的动态响应，需要频率提升；其次是低碳化，这符合整个行业碳中和的背景；再者是集成化，小功率方面，会把驱动、控制器集成，后续会包括无源器件的集成，大功率方面，可能会走模块化路线，会把功能模块进行一个集成。

消费方面大众熟知的快充，如今需求的是更快、更便携的产品，这意味着整个功率的提升、功率密度的提升，同时为了解决发热问题，也需要更高效率去支撑。

英诺赛科基于PD3.1快充需求，推出了140W AHB All GaN解决方案。该方案原边采用英诺赛科650V半桥合封氮化镓器件，由于已经把驱动和两颗氮化镓进行了封装集成，可以让半桥应用设计变得更加简单。

副边则采用英诺赛科150V氮化镓器件，整体电源转换都采用氮化镓，做到更高频率，同时保持高效。140W A ll GaN方案效率做到了95.6%，相对传统Si方案，损耗减少50%，能够助力更加高功率密度产品设计。

像TV这类家电，大众同样有轻薄化需求。要实现TV轻薄化，电源必须使用平面变压器，它主要的厚度是PCB 绕组和磁芯。而要降低这两方面的厚度，在磁材没有大变革的情况下，需要通过提高频率来实现。依托氮化镓高频特性，可以满足上述要求。

英诺赛科设计的 300W 超薄TV电源，工作频率提升至400KHz，其整体高度只有8.5mm，相较业界厚度只有一半，真正助力TV电源超薄化。

在工业类市场，英诺赛科重点谈了数据中心。目前数据中心的耗电量已经占到了全球发电量的3-4%，随着数字化发展，预计2030年的耗电量将达3000TWhr ，相当于全球能耗的10%。所以对于提高数据中心供电系统的效率，无论是从经济效应还是社会效应来讲，都是非常可观的。

英诺赛科早在三年前就开始布局相应的产品，目前已经可以给数据中心提供端到端的解决方案。从前端高压PSU电源的PFC、LLC以及其同步整流，英诺赛科有全系列产品来支撑高效率表现。

包括在板的12V转换电路，也有布局相关产品，支撑数据中心整体转换效率的提高。英诺赛科All GaN解决方案可以帮助数据中心的供电系统损耗下降50%。

依托于100V的半桥氮化镓芯片，英诺赛科设计了1KW DC-DC模块，功率密度高达2150W/in3。这主要得益于英诺赛科100V氮化镓芯片的高频特性，同时ISG3201相对传统硅方案，尺寸减小73%，助力整个模块功率密度显著提升。

另一方面是光伏发电。目前全球都在大力发展新能源发电，随着产业规模化发展，光伏发电已经和传统能源发电价格持平。光伏发电是可持续且绿色的，其最终会成为未来能源的终极解决方案。现在32%以上新增装机——光伏，是新增最大的能源形式，预计2025年电站光储共生比例高达50%以上。 

光伏发电需要搭配光储系统进行使用，在光伏发电的整个发电、存储、并网逆变过程中，采用英诺赛科氮化镓芯片，整体新能源利用效率可以提升5%，整体尺寸减小30%，有利于系统集成。

英诺赛科是全球领先的GaN IDM高新技术企业，拥有全球最大的8英寸硅基氮化镓晶圆生产能力，多年来一直致力于为客户提供全电压范围（15V-700V）的高性能氮化镓芯片，优秀的氮化镓解决方案，持续为快充、大数据中心、新能源、新能源汽车等新兴领域赋能。更多详情请联系英诺赛科原厂了解。

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