2024年，我们讨论的是具身智能的“大脑”（大模型）；到了2025年底，随着各大厂商步入量产前夜，焦点的接力棒正在传向“小脑”与“肢体”——即执行硬件。

在人形机器人最核心的关节模组领域，一场从硅基MOS管向氮化镓（GaN）的技术迭代正在加速发生。这不仅是材料的升级，更是一场关于空间、能效与控制精度的博弈。

基于近期的产业链调研，这篇主要拆解GaN在机器人领域的应用前景与商业逻辑。

PART 01 核心痛点：关节里的“空间焦虑”

人形机器人的关节（Joints）设计，本质上是在毫厘之间做妥协。

传统的硅基MOS管方案，虽然成本低廉，但在面对人形机器人日益复杂的内部结构时，逐渐显露出“力不从心”。其中最大的瓶颈在于体积与布线。

人形机器人的关节通常采用中空设计，以便电源线、通信线以及传感器（如深度相机、激光雷达）的线束穿过。然而，随着传感器越来越多，关节内部的“拥堵”问题日益严重。

GaN方案的核心价值，首先在于“让路”。

体积缩减：得益于高集成度，GaN方案能将驱动板体积缩小20%-40%。

关键5mm：更重要的是，同等规格下，GaN方案能比传统方案多留出约5mm的物理空间。这5mm对于关节设计至关重要，意味着可以支持更大的中空孔径，让复杂的线束顺畅穿行，直接解决了多传感器集成的布线难题。

PART 02 性能跃迁：从“能动”到“精准”

除了空间优势，GaN的高频低损耗特性，解决了机器人运动控制中的两个顽疾：抖动与发热。

控制精度提升60%：传统MOS管的控制频率通常在20-40KHz，而GaN可轻松达到100KHz以上。这意味着电流控制更加平滑，力矩控制精度可达±0.05N·m。体现在终端体验上，就是机器人动作更顺滑，告别低速时的电流纹波（“帕金森”式的抖动）。

温升降低20℃：在长时间高负载运行下，MOS方案温升可能达到80℃，而GaN方案仅为60℃左右。这一特性对于需要在封闭空间内散热的关节模组来说，是巨大的稳定性保障。同时，GaN还能适应-50℃的极端低温，拓宽了特种机器人的作业边界。

PART 03 市场空间：单机200-300颗的增量蓝海

不同于消费电子“一机一头（充电头）”的逻辑，人形机器人对GaN的需求是倍数级放大的。

根据关节的功率需求，单个关节模组需并联3-9颗GaN器件。以一台标准的人形机器人（30-50个关节）计算，单机GaN芯片用量将达到200-300颗。

智元（Zhiyuan）：作为应用先锋，其“远征”与“灵犀”系列已在头部、手臂等核心关节导入GaN方案。预计到2026年，随着出货量提升，渗透率有望从目前的10%提升至50%。

宇树（Unitree）：正在其高爆发力的行星关节中导入相关方案。

特斯拉（Tesla）：正在验证基于英诺赛科等厂商的GaN产品，若Optimus最终定型采用，将成为行业爆发的发令枪。

PART 04 商业落地：成本剪刀差与2026爆发点

目前制约GaN全面铺开的主要因素是成本与认证周期。

BOM成本对比：当前GaN驱动板BOM成本约190-200元，较MOS方案（约120元）高出约30%-40%。其中GaN芯片单价约3美金，占比较高。

降本路径：随着英诺赛科等头部厂商的8寸晶圆厂投产，GaN芯片价格有望下探至1美金区间。届时，GaN方案将在成本接近MOS的情况下，提供碾压级的性能，实现“平价替代”。

时间节点上看，2026年或是爆发元年。

目前，头部机器人厂商正在进行长达6-9个月的严苛验证（包括1000小时高温高湿、500次冷热冲击、万次模拟抓取）。这一验证周期将在2025年底至2026年初陆续完成。

PART 05 产业链格局：谁在牌桌上？

芯片端： 国内厂商英诺赛科（Innoscience）凭借产能与价格优势（目标1美金）激进抢占市场；海外巨头英飞凌则在车规级与高端市场占据身位。

模组端：像意优这类为智元等头部客户提供定制化关节模组的厂商，正通过高强度的测试与迭代，建立起早期的技术壁垒。

人形机器人的竞争，正在从“大模型炫技”回归到“硬件基本功”。

GaN在关节模组中的应用，并非单纯的材料替换，而是为了满足机器人轻量化、高精度、高集成度的必然选择。当“300颗芯片”的单机用量遇上百万台级的销量预期，这条赛道或许是机器人产业链中，确定性最强、弹性最大的细分领域之一。

来源：橘小马的投研笔记

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