特斯拉专家访谈：GaN车载应用已成趋势

2024年10月，特斯拉技术专家接受了国外咨询机构的调研，其深度解析了氮化镓技术在汽车领域的应用前景与挑战，同时还对D-mode / E-mode/直驱/单片集成等技术路线以及氮化镓主流玩家进行了点评。

“行家说三代半”对该访谈进行了全文翻译，由于整个采访多达7000字，为此这篇访谈将分拆成2篇发布。

今天发布的是第一篇，特斯拉技术专家核心观点如下：

● GaN车载应用已成趋势：DC-DC转换器、车载充电器（OBC）将率先采用GaN方案，功率等级逐步从消费级（几十瓦）向汽车级（几十千瓦）跃升。

● 高频开关是核心优势：GaN高频特性（开关频率可达100kHz以上）在OBC、DC-DC中价值显著，但在主驱逆变器（10kHz低频场景）难敌SiC。

● 成本潜力巨大：硅基GaN供应链成熟，长期成本目标接近传统硅方案，但短期需平衡量产规模与可靠性验证投入。

● 应用场景持续扩展：住宅储能、充电桩及混动车（PHEV/HEV）的电气化升级将成为GaN新战场。

● 可靠性是最大门槛：GaN因横向器件结构和栅极脆弱性，需通过量产数据积累解决车规级可靠性问题，SiC因垂直结构优势已抢占先机。

氮化镓“上车”征程：

机遇、挑战与市场节奏

问题1：GaN器件产品已经被销售到各种终端市场，或许明年及以后，我们将看到车载DC-DC转换器和车载充电器（OBC）的氮化镓采用率也会提高，您认为这样看待氮化镓的市场需求的方式是否正确？您预计从传统的硅功率解决方案转向氮化镓的速度有多快？

特斯拉专家：没错，这就是趋势。

与碳化硅和传统的硅相比，氮化镓是所谓的横向器件，因此它的功率比硅低，而且可靠性（尤其是栅极结构方面）也比较脆弱，这就是为什么GaN最初被应用于消费电子的原因。

手机、笔记本电脑、电视等产品的离线电源对可靠性的要求不高，但需要高密度、小尺寸的电源方案，而氮化镓确实能提供更高的效率，而且可以实现更小的电源尺寸。

我认为，一旦氮化镓的使用量不断增加，积累的应用可靠性数据量不断增加，就像你说的，在更严格的应用市场中，功率等级更高的电源也会向氮化镓方案的方向转变，例如从笔记本电脑充电器之类（几十瓦到几百瓦之间），逐渐进入汽车、车载DC/DC和车载充电器领域，氮化镓方案的功率将达到几十千瓦，这确实是一个趋势。

问题2：随着功率等级的提升，氮化镓产品需要在更加恶劣的环境中工作，从可靠性要求的角度来看，从低瓦数的电源升级到更高瓦数的电源，氮化镓是否会存在问题？

特斯拉专家：我认为氮化镓在汽车领域的应用最需要解决可靠性、易用性和数据积累等问题。

最初，为什么GaN没有首先应用于汽车领域，而碳化硅却“捷步先登”被采用，是因为有三个原因：

● 一是GaN功率半导体的可靠性本质上比碳化硅略差，因为它采用横向GaN栅极结构。

● 二是热性能也比碳化硅更差。

●三是碳化硅更好用，碳化硅功率器件结构与硅器件相同，它是垂直器件而不是横向器件。

所以，氮化镓要导入汽车领域最主要的是数据，尤其需要更多高压偏置相关的GaN栅极应力相关的数据。

来源：行家说三代半

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