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应用场景
Application scenario

氮化镓材料的研究与应用一直都是全球半导体研究的前沿和热点,除了稳定性和耐高温、耐高压等优势外,氮化镓还拥有良好导热性、体积小、能耗小等优势,使得氮化镓在变压器和充电器等领域中能得到了广泛的应用。此前的快充消费品的迅速技术迭代足以证明,消费性笔记本电脑、平板、手机等快充(低压)是氮化镓目前的主要应用领域;从中长期来看,工业电源、数据中心、新能源汽车(EV)、充电桩、LED大功率电源等中压应用,将是氮化镓新一轮增长的主要拉动力。

GaN场景应用2- 工业总览-2






氮化镓GaN在数据中心的应用,能够在节能、系统升级等方面带来巨大的优势。

节能:数据中心电源的工作功率通常在3kW-6kW,主流的650V GaN器件很适用。现有的数据中心电源整体功率转换能效大约为75%,而采用GaN器件可以将能效提升到87.5%。据测算,以每组10个机架的数据中心为例,基于GaN的PSU每年可以减少300万美元的电费和超过100公吨的CO2排放量。

匹配PSU更换需求:GaN技术可以很好地匹配数据中心PSU电源架构的更替潮流。一方面,PSU输出电压将从12V增加至48V,这意味着配电损耗可减少90%,为此高能效的100V的GaN器件预计将得到越来越多采用;另一方面,PSU制造商的目标将电源功率从3kW提高到6kW,并且要将功率密度从45 W/in3升级到100 W/in3,而这只有GaN等宽禁带半导体器件可以实现。

无线充电技术有两种:电磁感应和耦合共振。GaN技术使更强大、更高效的无线充电系统得以实现,从而释放无线充电技术的真正潜力,让用户最终摆脱电线。无线充电系统中的输入整流电路(AC/DC)、高频逆变电路(DC/AC)、高频整流电路以及恒压和恒流转换电路(DC/DC)等电路中的核心元件为功率半导体器件,相比于传统的Si功率器件,GaN器件具有寄生电容更小、开关速度快、工作频率高和开关损耗小等特性,基于GaN器件的无线电能传输系统,可以显著提升系统的性能指标,对无线充电系统的开发和推广有重要意义。据研究,GaN器件系统的无线充电距离超过40mm,约为传统技术的8倍,而且功率可以超过500W,效率可以达到95%。

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