国产机器人再次采用氮化镓！有何突破？

“GaN的临界点已来！”此前，EPC公司CEO及创始人Alex Lidow在公开文章中直言，并进一步表示，GaN的应用临界点之一的“人形机器人”具有重要意义。

近日，一国产人形机器人关节模组成功采用GaN，不仅为国产机器人核心部件的技术突破提供了关键范本，更标志着GaN技术在机器人领域开始迈向规模化应用的实质性跨越。

国产机器人再次采用GaN

GaN成为关键驱动力

5月17日，据中科阿尔法官微消息，其正式推出了具身机器人氮化镓驱动器关节模组。

该模组内置中科无线半导体自研AI ASIC具身机器人动力系统芯片家族关节系列“GaN阵列驱动器芯片”，具有250Hz高频神经反射与5ms全链路时延，峰值扭矩<18Nm和长时间持续工作低温升特点，适用于工业机器人、具身机器人及特种宽温机器人设备等智能传动领域。

技术特点方面，中科无线半导体自研的AI ASIC动力系统芯片采用阵列GaN HEMT器件。具体来看，此次采用共源共栅（Cascode）拓扑，实现开关频率2MHz以上99.2%能量转换效率，并支持10ns级快速开关特性（较传统Si基MOS管方案提升40%），温升ΔT≤25K@满载）。

与此同时，该模组还具备独创即时通信接口、多重安全保护机制、机电一体化集成设计等突出优势。

资料显示，广西中科阿尔法科技有限公司成立于2019年，是“中科半导体”创始团队基于自研的第三代半导体芯片成立的终端产品品牌公司。

另据中科半导体官微透露，中科半导体在今年2月份就发布了首颗基于氮化镓（GaN）可编程具身机器人动力系统芯片，旗下的氮化镓驱动器成功就应用于该芯片。这种技术使得芯片在高频神经反射系统中表现优异，频率超过250Hz，感知到执行的延迟低于5ms，接近人类神经反射速度。从芯片发布到机器人关节模组发布，仅用了三个多月的时间。

中科半导体旗下氮化镓驱动器成功应用于具身机器人动力系统芯片

如今，在人工智能的火热趋势下，人形机器人的各类新品和应用层出不穷，但各种挑战也随之而来。如在机器人的子系统层面，行业仍面临一些共性挑战，比如灵巧手的关节怎样做得体积更小、反应更加灵敏等，这就需要更多的控制器件、功率器件进行配合。

据英飞凌科技全球高级副总裁潘大伟介绍，机器人的电池续航大约2个小时，如果机器人能重量减轻、关节缩小，那么活动能力将大幅提升，电池的续航时间会显著提升。

而氮化镓器件作为第三代半导体的核心代表，其凭借高功率密度、高频高效、耐高温等等优点脱颖而出，成为机器人行业实现更高的扭矩密度、更高的功率效率、更低的噪音和更紧凑的设计的关键驱动力。

机器人关节模组方案与硬币体积对比 来源：EPC

目前，除中科阿尔法外，也有不少公司深耕于此。据“行家说三代半”此前报道，4月8日，《The Innovation》期刊发布了关于中国“黑豹2.0”四足机器人的革命性突破：该四足机器人成功搭载了GaN电机驱动系统。这意味着GaN技术正加速渗透机器人领域。

另据行家说产研中心《2024-2025氮化镓（GaN）产业调研白皮书》初步调研显示，近年来，西门子、安川电机等厂商均已推出应用于人形机器人的GaN电机驱动器。

来源：GaN低压电机驱动 《2024-2025氮化镓（GaN）产业调研白皮书》

机器人产业规模不断扩大

GaN将有更多丰富应用

《The Innovation》明确指出，机器人市场具备产业化应用前景，预计2029年带动中国机器人市场规模达4100亿元。

据英诺赛科执行董事吴金刚此前在活动上的介绍，氮化镓在人形机器人中主要可以应用在7个环节，包括：旋转执行器、灵巧手、线性执行器、智能感知、AI及控制、电池、充电器。

而在机器人关节模组环节中，一个入门版的人形机器人大概有40到50个关节，每个关节要用6到8个氮化镓低压器件，照此计算，单机的氮化镓器件用量约为240-400颗。

可以预见，未来，随着GaN技术的不断成熟和成本的不断优化，其在机器人产业中的渗透率预计将持续增长。

据英诺赛科2024年财报，英诺赛科在人形机器人应用展现出强劲增长势头，他们推出150V/100V全系列氮化镓产品，覆盖关节以及灵巧手电机驱动、智能电源转换及电池管理等各类应用。其中，100W关节电机驱动产品已实现量产。

潘大伟透露，英飞凌正在利用基于氮化镓功率器件助力客户设计出更高效、尺寸更小的马达驱动产品和机器人关节，从而优化机器人的整体设计，在减轻重量和降低成本的同时，大幅延长电池的续航时间和使用寿命。他预计，氮化镓利用率在今年及未来将持续增长，英飞凌也将持续加大对氮化镓的研发投入。

英飞凌科技副总裁刘伟曾公开表示，今年是人形机器人量产元年。那么，随着头部GaN企业的牵头布局，以及下游机器人厂商的深度协同，接下来GaN在机器人行业内还会诞生怎样的技术突破和商业前景？我们拭目以待！

来源：行家说三代半

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