2026年GaN技术展望报告-

参考文献21作为全球功率半导体领域的领导者，英飞凌正凭借其先进的硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）技术，加速向高效、可持续解决方案转型。在这些功率电子在效率、性能和可靠性方面的极限，其中包括AI数据中心、人形机-系统：通过结合应用专业能力与全面的产品组合，英飞凌提供经过优化的高性能系统解决方案，帮助客户-运营：依托卓越的品质、可靠性、供应连续性，以及对300mm制造工艺的持续投入，英飞JohannesSchoiswohl博士在过去一年中，GaN技术取得了显著进展，其中双向开关（BDS）成为一项关键创新。这一突破对汽车、工个（背靠背配置）或四个（全桥配置）单向开关，不仅显著降低了成本，也使更小型、更高效的功率系统成提高效率的同时，有效降低了系统成本，充分体现了其在可再生能源应用中的影响力。汽车行业正加速预计该技术将于2026年迎来首次市场化应用，这一里程碑事件标志着行业在向更高能效、更强可扩展性以及更加可持续的解决方案转型过程中迈出了重要一步。随着GaN技术的不断成熟，其在各行业的应用有望展望2026年，GaN功率半导体市场有望迎来大幅增长，相关预测显示，到2030年，该市场规模将接近30将实现显著增长。其中，TrendForce预计全球GaN功率器件市场规模将从2025年的6.15亿美元增至2026年的9.2亿美元，同比增长50%[2]。同样，YoleGroup预测该市场收入将从2025年的5.84亿美元增长至这一快速增长得益于自2025年开始的大规的前半期，GaN在消费类充电器和电源适配星等公司不仅将GaN集成至其旗舰产品中，还通过积极展示其优势，加速了GaN的普及，进一步巩固了其当前，在行业先驱的推动下，GaN正在进入新一轮应用阶段数据中心架构方面展开合作，展现了GaN在为电源单元（PSU）和中间总线转换器（IBC）等关键器件供电随着GaN技术的日趋成熟，市场正在向一个全新的应用阶段过渡，其特征是GaN解决方案在多个领域得到广泛应用，而这一进程得到了行业领军企业的积极推动。预计从2026年起，这一转变将引发连锁反应，并6预测2：2026年，设计人员将在光伏逆变器和电动汽车车载充电器双向开关将多个器件的功能以单片方式集成于单一器件之中，从而简化了功率转换系统，在工业、消费电子传统的功率转换系统通常采用两级架构，即分别进行功率因数校正（PFC）和DC/DC转换。这种方法需要大量器件，不仅推高了成本，也增加了系统复杂度和整体尺寸。而基于GaN的双向开关则推动了向单级功率转换的范式转变。英飞凌的高压双向GaN开关采用了革命性的共漏极设计与双栅极结构，并基于成熟可靠的栅极注入晶体管（GIT）技术。这种独特架构能够利用同一漂移区在两个方向上阻断电压，相比传统的背靠背方案，显著缩小了芯片尺寸。紧凑的集成设计不仅节省了空间，还最大限度地减少了寄生元件数量，从而实现了更快的开关速度和更高的效率。除了简化系统架构之外，双向开关还带来了一个关键优势：支持无助力构建可持续的未来。最终，2026年单级AC-DC设计取得的持续成功，也将促使其他行业参与者采用类40V至120V范围内的GaN双向开关标志着功率电子领域的又一项重要突破。随着消费电子、状态下，支持双向电流流动，在关断状态下，可实现双向电流和电压阻断。简而言之，这些中压GaN双向开关并非渐进式改进，而是基础性突破，它们正在重塑功率系统的设计方式，使其在消费电子、工业和能源8随着对高性能、高效率、紧凑型功率电子产品的需求持续增长，GaN已在半导体行业中稳固确立了其作为变革性推动力量的地位。与此同时，随着GaN技术生态的不断演进，一系列新兴技术正在涌现，有望释放当前备受关注的一类材料平台，是垂直GaN技术的发展。现有较为成熟的GaN技术多基于横向器件结构，即电流沿衬底表面方向流动，而垂直GaN则采用了一种截然不同的技术路径。在垂直GaN器件中，电流垂直穿过衬底流动，从而实现更高的击穿电压和更强的功率处理能力。尽管具备上述优势，垂直GaN技术仍需要先进的外延技术，以及精心设计的支撑材料。随着投资持续增加、经验不断积累，这一技术方向值得持目前，硅仍是GaN外延生长中应用最广泛的衬底材料，主要得益于其良好的成本效益和可获得性。然而，蓝宝石衬底GaN技术兼具高性能、低成本和可扩展性，尤其适用于消费电子和低功耗应用，例如智能手机电源适配器、笔记本电脑充电器等。随着制造工艺的不断改进（例如：更有效的缺陷密度降低方法），蓝宝在不断寻求GaN技术“终极解决方案”的过程中，即寻找一种既能完美匹配GaN晶体结构、又具备成本可由此催生了许多新型衬底平台，例如“工程化衬底”。这类衬底通常采用复杂的复材料或绝缘体上硅（SOI）技术，以模拟GaN的热膨胀特性。另一种备受关注的衬底材料是金刚石，其具备所有材料中最高的导热率。通过将GaN与金刚石衬底键合，热量可以瞬间散发。近期，研究人员在这一领域取得了突破，通过开发“声子桥层”，来改善键合界面，从而降低了此前限制性能提升的热阻。然而，在对于GaN而言，封装不仅仅是起到保护作用的外壳，更是高性能的传递通道。由于GaN芯片的开关速度可会削弱其性能优势。打个比方：如果将法拉利的发动机（GaN）装进拖拉机底盘（传统封装它也没法跑不间断电源等应用中，GaN功率模块为高效输出功率最高可达约70kW。除了系统效率提升和功率密度增加等已知优势外，这些功率模块封装还通过多预测4：2026年，控制器IC将通过利用温度、电流和其他系统除了将开关和驱动器集成至同一封装之外，集成化工作还进一步扩展至提升功能性、安全性和相关特性。健康状态（SoH）功能目前仍处于起步阶段，集成的传感和保护功能，使得对器件的运行状况进行精细化监控成为可能，尤其是在高功率密度或严苛工况环境下，可有效防止过压、过流和热失控等问题的发生。例如，MCU还可以生成警报，用于提前预防性维2026年，GaN将继续在多个行业和应用领域开辟新的发展路径。其独特特性在推动技术系统变革方面发挥了至关重要的作用。从AI驱动的数据中心电源，到量子计算平台和绿色储能解决方案，GaN的应用版图正更小的尺寸和更高的效率下实现高电压和开关频率运行，是其核心优势之所在。然而，如今GaN在数据中（BBU）和中间总线转换器（IBC）中发挥越来越重要的作用，这两类关键系统可显著受益于GaN的高功率密度特性及其在苛刻环境下提升效率的能力。随着AI的快速普及，功率密度要求和尺寸限制也随之提高，促使工程师和系统管理者重新审视功率等级、热管理以及系统性能的可预测性。GaN在面的独特优势，使其能够胜任这些未来的应用场景，并推动其应用范围从数据中心，进一步扩展到更广泛的降低寄生效应，并优化开关特性。由此进一步提升了现机器人技术处于机械工程、机器学习和功率电子技术的动态交汇领域，正在深刻改变各行各业及社会，从工厂与物流，到农业、医疗以及家庭应用。随着机器人技术的不断革新，其发展正从单纯的自动化，迈向物理并在复杂的环境中导航。半导体在这一技术跃迁中扮演着重要角色，是机器人不可或缺的基础构成单元，赋予其“感知”、“决策”和“运动”能力，使其能够实现智能、安全、可靠的人机协作。这类应用离不开紧GaN技术可通过更紧凑、更高效、性能更优的功率模块，实现精确的运动全球向可持续发展的转型，为GaN技术革新绿色能源系统创造了巨大机遇。储能解决方案作为可再生能源发电和电网稳定的关键支撑，需要使用先进的功率转换技术，即在最大限度地降低损失。在这一领域，一项具有颠覆意义的创新是将GaN双向开关集成到光伏微型逆变器中。通过在单一器件中实现对充放电过程的无缝控制，这类双向开关重新定义了效率水平，实现了前更经济的解决方案。借助GaN的独特能力，光伏系统可在性能、经济性和可持续性方面实现显著跃升，进赖度高，面临能效和散热方面的挑战。GaN能够在接解决这些难题。除了设备本身，GaN对AI增强型数据中心的贡献，也将为处理和存储可穿戴设备生成的健康数据所需的云基础设施，提供有力支撑。GaN在GaN的所有前沿应用中，量子计算或许是最具未来感的领域之一。这项尖端技术要求极其稳定、低噪声的电源供应，以维持量子态（量子比特）的稳定性。在这一背景下，GaN的高效率和低电磁干扰（EMI）特性显得尤为重要。随着量子计算技术日趋成熟，这一新兴计算范式为GaN成为高性能供电系统的基础技术随着技术持续向更高性能、更高效率和更可持续的方向演进，GaN有望成为核心赋能技术。无论是推动AI通过实施集成器件制造（IDM）战略，英飞凌能够提供尖端技术，满足各行各业不断变化的需求。凭借对技术的持续投入、系统级专业能力以及垂直整合的运营模式，英飞凌的GaN产品组合充分体现了其在提供高性能、高可靠性和可扩展功率解决方案方面的坚定承诺。正是基于这一长期投入，英飞凌成为值得信赖的合作伙伴，助力客户高效开发并部署面向未来的技术。本节将重点阐述英飞凌GaN的差异化优势，以及巩固英飞凌是全球领先的功率系统与物联网半导体提供商，致力于通过产品和解决方案“英”领低碳化和数字化转型。英飞凌的差异化优势主要体现在其在功率半导体和汽车微控制器领域的市场领导地位、对关键社会性相结合的战略布局。英飞凌在汽车和功率半导体解决方案领域处于全球领先地位。这一领先优势使其具备深英飞凌以其悠久的技术创新历史为傲，包括在Si、在功率半导体领域的专业能力和领先地位，建立在一流的研发体系之上，并以对各类半导体材料独特特性的深刻理解为基础。正是这种持续的创新精神，推动英飞凌在三条技术路线上均取得技术进步。作为补充，英飞凌还拥有涵盖MCU、驱动器、传感器和安全解决方案在内的完整产品阵列。这一广泛的产品组合，使英飞凌能够为复杂系统提供全面的解决方案，覆盖从新一代数据中心到电动汽车等多种应用场景。英飞凌并非仅仅提供单一器件产品，而是基于深厚的应用理解，向客户交付完整的系统级解决方案，从而与客户携手应通过上述战略布局，英飞凌将自身定位为以技术赋能更轻松、更安全、更绿色生活的关键力量，“英”领低依托技术、系统与运营三大核心支柱，英飞凌在GaN技术领域持续引领行业发展，帮助各行各业释放这一从历史上看，由于材料成本较高、制造工艺复杂，以及规模经济长期向Si倾斜，GaN的成本曾远高于Si。尽管GaN已充分证明其能够降低系统成本，并削减总拥有成本，但持续的成本下降和性能提升，仍是推动其应用不断扩展的关键因素。英飞凌正通过多个项目推进这一进程，例如，英飞凌正在推进全球首款300这一进步不仅降低了成本，使GaN的成本进一步接近Si，同时也通过将高性能与可负担性相结合，加速了推动GaN普及的一条重要路径，是确保其能够兼容现有的Si基础设施，因为半导体行业长期以来深深扎根于Si技术体系之中。在早期阶段，由于件集成到原本为硅设计的系统中并不容易，增加了工程师的使用门槛。为了实现平滑过渡，业界不断改进封装技术，缩小GaN器件的外形尺寸，使其日益适配现有系统设计。英飞凌通过提供与Si器件引脚封装尺寸GaN的应用推广还面临另一项挑战：即工程师和设计人员已习惯使用Si器件，因此面临陡峭的学习曲线。尽管GaN在性能方面具备显著优势，但要充分发挥其潜力，仍需深入理解其与硅器件之间的差异。工程师为了弥合这一认知差距，英飞凌通过多种方式提供全面支持，包括全天候的英飞凌开发者社区、销售团队的点击了解更多英飞凌首款基于增强型栅极注入晶体管（GIT）设计的GaN产品，充分展现了其在各项参数上相较于级联式出优异的高性能功率转换能力。同样，在高压领域方面，也优于肖特基栅极（SG）技术。而在低压领域，英飞凌通过推进SG技术平台，并在器件中单片集成英飞凌构建了覆盖广泛、结构多样的GaN产品组合，近期已推出超过40款全新产品，在品质因数和封装方的封装。对客户而言，这意味着数十年的专业经验支撑下的可靠技术，确保其解决方案具备优异的品质和可“系统”这一支柱建立在对应用场景的深刻理解之上，旨在帮助客户开发经过优化的端到涵盖仿真工具、技术文档、完整参考设计以及直接技术支持在内的综合支持生态体系，英飞凌简化了设计流程，降低了运营成本，从而加快了产品上市速度。凭借深厚的系统级设计经验，英飞凌助力客户轻松开发经过优化的端到端解决方案。其独特的方法以深入理解并满足客户的特定需求为核心。作为合作伙伴，英飞凌在瞬息万变的市场环境中，英飞凌的集成器件制造（IDM）模式通过从设计到制造的端到端管控，确保了能够按时交付关键项目，并灵活应对不断变化的市场需求。依托先进的制造设施，英飞凌能够在不牺牲性能的前提下，实现更短的交付周期、更高的可扩展性和可靠性。选择与英选择英飞凌，客户不仅能够有效应对当下的挑战，也能为未来的需求做好充分准备。英飞凌与客户携手，英飞凌的GaN产品组合涵盖五大产品系列，既包括分立器件，也包括高度集成的解决方案，电压范围覆盖40V至700V，并计划在不久的将进一步扩展至更高电压等级。相关产品提供多种封装形式和导通电阻如需了解完整产品组合，请访问：www.infineon英飞凌的GaN产品涵盖广泛的应用领域，面向不同行业和多样化需求。无论是汽车系统所需的高效解决方选择您的目标应用，即可获取由英飞凌专