2025年4月24日，CSE組委會和充電頭網聯合舉辦的2025第三代半導體機器人快充新技術研討會順利落幕，本次研討會邀請到鎵未來研發&市場總監張大江帶來精彩演講。

本次研討會中，張大江借助《鎵創未來：氮化鎵技術引領大功率充電新紀元》為主題，以旗下易于驅動的大功率氮化鎵器件為切入點，結合無橋圖騰柱解決方案，詳細闡述鎵未來氮化鎵器件如何塑造小尺寸、高效率的大功率適配器。

張大江指出，當下不論是手機快充、筆記本充電、移動儲能、機器人充電以及電動汽車充電，高充電功率以及高功率密度是行業趨勢。面臨上述挑戰，氮化鎵是一種理想化解決方案。

張大江表示，功率器件飄移區電阻與臨界擊穿電場的三次方成反比，意味著GaN和SiC兩種寬禁帶半導體材料在高壓場景應用時可有效降低導阻，能夠進一步提升充電功率等級。

GaN和SiC器件反向恢復電荷是快恢復超結Si MOS的1/20，能夠有效降低圖騰柱PFC電路的反向恢復損耗。

GaN實際應用在PFC圖騰柱電路中（240V升壓至400V，頻率100kHz），在1000W～3000W可以實現99%以上轉換效率，而采用傳統Si基器件的電路效率最高僅為97%，實際損耗相差三倍。

在實際應用層面，Si基器件可以滿足各類場景應用，但受限于材料特性，難以滿足高功率密度設計需求；而SiC主要應用于大功率、高電壓場景應用；GaN主要適用于中等功率，電壓普遍在100~900V，具備最高的開關頻率和功率密度。

車規級氮化鎵復合年增長率達97%，是功率半導體增速最快的領域。

鎵未來插件式GaN采用緊湊型級聯結構，其將Si MOS與GaN疊片封裝，降低連接電感和電阻；GaN HEMT Gate極直連散熱板，接地良好且抗干擾強；Si MOS不占封裝面積，GaN能充分利用封裝面積實現低內阻，性能滿足數千瓦級應用。

實測在640V/17A/95°C條件下，友商P-Gate HD-GaN在70小時內出現50%失效；而鎵未來Cascode GaN在650V/17A/125°C條件下，歷經1000小時仍無失效，且關鍵參數無劣化趨勢，具備高可靠性。

GaN器件實際在圖騰柱PFC應用，可在效率、元件數量、成本方面有顯著改進。GaN技術的引入使得效率提升至99.1%，同時大幅減少了元件數量和成本，解決了傳統硅器件在高功率應用中的局限性。

在千瓦級電源的實際應用中，Si基方案使用多個元器件，而GaN方案僅需兩個600V GaN器件，電路設計更精簡。在成本方面，GaN方案總成本為$4，略低于Si方案的$4.3。GaN方案功率等級達3.6kW，滿載效率96%，符合80 PLUS鈦金認證。實際效率方面，220V和230V輸入下，負載20%-100%時效率均超95%，峰值達96.1%，且功率因數接近0.99，可見GaN方案在效率、成本和性能上均具有顯著優勢。

目前鎵未來GaN方案導入兩項高功率電源應用場景：一是2500W 無風扇導冷電源，內置兩顆G1N65R035TB的圖騰柱PFC，效率大于96%，獲80 PLUS鈦金認證。二是2000W 雙向儲能電源，PFC采用兩顆G1N65R035TB，LLC采用四顆G1N65R035TB，得益于鎵未來GaN器件的加持，其逆變模式效率在不同負載下表現優異。

客戶采用鎵未來方案開發的高功率密度電源，可應用于航空級領域，其采用LLC軟開關拓撲，是一個400V輸入28V輸出的模塊電源，諧振頻率500kHz，峰值效 96%，PCBA尺寸 67x45x9mm，功率密度達600W/inch3，實際尺寸小于名片。

鎵未來GaN器件也可用于開發交/直流雙向轉換器，該方案無需風扇散熱，最大功率3.6kW。具備無橋PFC拓撲結構與全橋LLC軟開關拓撲結構，AC側輸入電壓范圍為180~264Vac，DC側輸出電壓在43.2~56.0V ，用于48V電池充放電。該方案采用四顆G1N65R050TB兩相交錯無橋圖騰柱，實現高效率低發熱雙向變換，且支持并聯操作。

鎵未來針對大功率充電，推出700W模擬圖騰柱PFC方案，該評估方案采用PFC+LLC拓撲結構，使用了G1N65R150TA和G1N65R050TB兩種GaN器件。其輸入電壓范圍為90~264Vac，輸出電壓為48~56V，在 220Vac輸入時滿載效率達96.72%，且同樣可以滿足無風扇自然冷卻設計需求。

鎵未來GaN器件提供TOLL和TO-247-4L兩種封裝。其中TOLL封裝相較于D2PAK封裝，在熱阻、寄生電感、PCB面積、尺寸方面均有降低。

而TO-257-4L封裝能夠降低器件驅動速度過慢帶來的損耗，能夠進一步提升系統效率。 且實測在7kW同步升壓電路中，下管帶開爾文源極的TO-257-4L封裝比傳統TO-257-3L封裝損耗降低11.3W，系統效率可提升0.15%。

目前鎵未來量產性能最優的G2N65R023TP-H器件耐壓650V，導阻23mΩ，最高已經可以實現接近99.4%轉換效率。

張大江表示，GaN的開通損耗大幅低于SiC器件的開通損耗，上圖可見，GaN的開通損耗顯著低于SiC，整體開通速度也明顯快于SiC器件。

實測在6kW升壓電路中，鎵未來GaN器件在500~6kW全程效率均超過SiC方案（兩者導阻相同，頻率均為100kHz）。

目前位于廣東省的智能科學研究院橫琴超算中心實際采用了內置鎵未來GaN方案的3.5kW服務器電源，該方案峰值效率為97.3%，功率密度高達75W/inch3。

張大江表示，目前鎵未來GaN方案已經成功導入多家知名戶外儲能廠商供應鏈，得益于鎵未來D-MODE器件更高的峰值電流能力，標稱2kW的逆變電路，實際最高可提供4kW峰值輸出，能夠滿足空調等大功率電器的啟動需求。

目前，鎵未來產品線覆蓋650~900V，最低可提供650V 9mΩ產品，最高提供1Ω導阻器件，能夠滿足20W~15kW場景需求。

充電頭網總結

充電頭網了解到，珠海鎵未來科技有限公司是行業領先的高壓氮化鎵功率器件高新技術企業，致力于第三代半導體硅基氮化鎵 (GaN-on-Si) 研發與制造。產品具有易于使用（兼容Si MOSFET驅動）、可靠性高、性能參數領先等優點，可提供PQFN、DFN、TOLL、TO-252等貼片封裝以及TO-220、TO-247-3L、TO-247-4L等插件封裝全系列產品，為市場提供高效、節能環保的新一代功率器件。產品涵蓋小功率（<300W）、中功率（300W~1kW）和大功率（1kW~6kW），是國內首家全功率范圍實現量產的供應商。重點市場包括消費電子、電動工具、數據中心、便攜儲能、微型逆變器、電動汽車、智能電網和工業市場。豐富的應用方案包括PD快充適配器、電動工具充電器、LED驅動電源、儲能雙向逆變器、電池化成電源、ICT服務器電源、算力電源、車載雙向DC-DC等。

自2020年成立以來，鎵未來已獲專利近50項。2022年獲得本土創新創業團隊，廣東省博士工作站，國家級“高新技術企業”，廣東省“創新型中小企業”稱號，廣東省“專精特新”中小企業，“氮化鎵器件900V系列產品”與“650V/035大功率產品”被評為省名優高新產品以及澳門BEYOND Award所頒布的消費科技創新大獎。

鎵未來總部位于橫琴深合區，深圳子公司聚焦應用和營銷，以及上海分公司為客戶提供全方位的售前售后支持。鎵未來以“打造和普及一流的氮化鎵產品”為使命，立志為業界提供“最好用最可靠”的氮化鎵產品。

以上為鎵未來本次《鎵創未來：氮化鎵技術引領大功率充電新紀元》主題演講的全部內容，感謝大家閱讀！