氮化鎵功率半導體車用化發展趨勢分析
摘要
新能源車(包含插電式混合動力車、純電車、燃料電池車、增程式電動車)產業持續往高效化與輕量化推進，核心零件功率半導體技術正由Si-IGBT向寬能隙材料加速演進。氮化鎵(GaN)憑藉高開關頻率、低損耗與高功率密度等特性，成為OBC(車載充電器)、DC-DC與部分主驅應用的新興選項。2025年上海車展匯川動力、聯合電子推出採用GaN技術的OBC，吉利與Renault合資成立的Horse Powertrain與上海電驅動亦展出GaN主驅模組，顯示該技術正逐步邁向車規化應用。
GaN雖能提升電控零件轉換效率與功率密度，但受限耐壓不足、散熱挑戰與可靠性驗證等問題，短期難以大規模裝車；與此同時，碳化矽憑藉1200V以上耐壓與成熟車規驗證，已在純電車高壓平台廣泛應用，自2024下半年開始逐漸滲透至PHEV、REEV混合動力車型，而IGBT則持續主導在400V車型市場。綜合來看，GaN更適合中小功率與高頻場景，例如OBC和DC-DC轉換器，短期內可能難以取代SiC與Si-IGBT主驅逆變器的主導地位。未來若在耐壓等級與成本競爭力等方面取得突破，有望與Si-IGBT、SiC形成互補共存的產業格局。
一. GaN技術原理與特性
二. 產業鏈與供應格局分析
三. GaN在下游車用領域的應用現狀
四. GaN在主驅逆變器中的應用探索
五. 導入車用領域的挑戰
六. 拓墣觀點
圖一 OBC與DC-DC工作原理
圖二 垂直結構與橫向結構比較
表一 半導體材料特性比較
表二 各類基板特性比較
