氮化鎵悄然滲透，掘金電動兩輪車市場

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李誠）自電動兩輪車新國標(biāo)落地后，行業(yè)迎來產(chǎn)業(yè)躍遷的新機遇。據(jù)中國自行車協(xié)會統(tǒng)計，2020年電動兩輪車市場交易金額達(dá)1046億元，增速提高22.9%，成為了一個新的千億級市場。

同時，近年來智能化、個性化的電動兩輪車受到了不少年輕人的青睞。國外反復(fù)的疫情帶來的經(jīng)濟壓力，以及能源危機，讓不少消費者走起了務(wù)實路線，主動“出行降級”，用電動兩輪車代步。這一系列的改變，也為電動兩輪車千億市場的產(chǎn)銷，提供了強勁的動力。

氮化鎵作為新型的半導(dǎo)體材料，具有開關(guān)速度快、功率密度高、耐高壓、高頻等特點，相較于傳統(tǒng)的硅器件，氮化鎵更能滿足終端應(yīng)用對輕量化、高功率密度的追求，為電動兩輪車產(chǎn)業(yè)提高附加值。在電動兩輪車市場規(guī)模高速增長的背景下，氮化鎵也迎來了新的發(fā)展機遇，并且成功介入電動兩輪車的電機驅(qū)動、充電器、無線充電等應(yīng)用。

電動兩輪車比電動汽車更適合使用氮化鎵

雖然氮化鎵與碳化硅都擁有著耐高溫、高壓、轉(zhuǎn)換效率高等特點，但氮化鎵的上車案例屈指可數(shù)，僅從第三代半導(dǎo)體材料這個層面來看，可以說目前電動汽車領(lǐng)域是碳化硅的主場。



之所以氮化鎵在電動汽車應(yīng)用中比較少見，主要與材料的屬性有關(guān)。首先，氮化鎵的電子遷移率可達(dá)2,000 cm²/Vs，而碳化硅只有900cm²/Vs，不足氮化鎵的1/2。這也就意味著，在高頻應(yīng)用中氮化鎵會比碳化硅帶來更高的效率。

其次，從現(xiàn)階段的技術(shù)角度而言，商用氮化鎵的有效耐壓能力通常只能做到650V，而商用碳化硅的耐壓能力能做到1700V。因此，氮化鎵只適合在低壓應(yīng)用中使用，碳化硅在大功率、高壓應(yīng)用中更占優(yōu)勢。

由此可見，在總線電壓只有幾十伏的電動兩輪車應(yīng)用中使用氮化鎵，會比電動汽車更合適。

氮化鎵攜兩輪電動車沖擊中高端市場，市場認(rèn)可度高

目前，在兩輪電動車型中使用氮化鎵還處于一個初期階段，市面上所銷售的兩輪電動，只有一小部分車型成功引入氮化鎵器件并實現(xiàn)量產(chǎn)，比如雅迪S9、T5、E9 Pro等部分冠能版車型和臺鈴N9超智版。

在市場定位方面，筆者發(fā)現(xiàn)這兩家廠商采用氮化鎵器件的兩輪電動車，主要用以沖擊中高端市場，售價普遍集中在5000元至7000元之間。與同系列車型相比，使用氮化鎵器件的車型以及再加上其他升級后，會比普通車型售價高出幾百至一千元不等。

從銷售數(shù)據(jù)來看，2021年雅迪共銷售了1386萬輛兩輪電動車，其中包含引用氮化鎵器件的冠能系列車型就邁賣出了390萬輛，占比高達(dá)28.1%。這也就意味著，每賣出4輛雅迪電動車，就有一輛是冠能系列車型。由此不難看出，消費者對兩輪電動車引入氮化鎵的認(rèn)可度還是很高的。

GaN Systems聯(lián)合FTEX開拓藍(lán)海，搶灘市場

其實，不管是電動兩輪車，還是電動汽車，人們最關(guān)注的問題是車輛的續(xù)航能力和充電速度，而在這一方面，氮化鎵功率器件恰好都能夠滿足。

早在去年，GaN Systems就針對于電動自行車應(yīng)用，聯(lián)合小型電動汽車精密電機控制系統(tǒng)的行業(yè)先驅(qū)FTEX，推出了能夠提升30%續(xù)航里程的氮化鎵電機控制驅(qū)動器Core 2。

Core 2電機驅(qū)動器采用了多合一的集成設(shè)計，在設(shè)備內(nèi)部集成了一個功率轉(zhuǎn)換器和逆變器。據(jù)了解，該電機通過GaN Systems的100V E-Mode小封裝氮化鎵開關(guān)管與FTEX的軟件相結(jié)合，能夠為車輛帶來30%的續(xù)航提升。換而言之，當(dāng)續(xù)航里程相同時，使用Core 2電機驅(qū)動器可以減少30%的電池容量。并且基于GaN Systems的100V E-Mode小封裝氮化鎵開關(guān)管，能夠讓電機驅(qū)動控制器功率密度翻倍提升的同時，具有出色的熱效率。

其中，F(xiàn)TEX還在Core 2中加入了AI算法，通過結(jié)合駕駛員的駕駛習(xí)慣，電池的充電狀態(tài)和健康狀態(tài)來管理電池與電機，從而達(dá)到提升續(xù)航的目的。

作為行業(yè)先驅(qū)的FTEX，在Core 2發(fā)布之前還開發(fā)了一款基于氮化鎵的物聯(lián)網(wǎng)電機控制器GaNRunner。據(jù)介紹，采用了氮化鎵MOSFET的GaNRunner比使用傳統(tǒng)MOSFET的電機驅(qū)動器，具有更少的功率損耗和更低的電流吸收，在電機與電池規(guī)格相同的情況下GaNRunner可延長15%的續(xù)航里程。尤其是在電壓等級為36V的電壓控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)95%以上。

英諾賽科打破傳統(tǒng)充電方式

英諾賽科作為國內(nèi)領(lǐng)先的氮化鎵企業(yè)，其首席營銷官馮雷曾在接受媒體采訪時表示，氮化鎵在手機快充上的應(yīng)用，只是一個開始，根據(jù)氮化鎵的不同優(yōu)勢，可應(yīng)用于不同的應(yīng)用場景。

早在去年，英諾賽科的氮化鎵功率器件，就成功應(yīng)用在臺鈴N9超智版的新型無線充電解決方案中，以創(chuàng)新的設(shè)計思維，打破傳統(tǒng)的充電方式。

得益于氮化鎵器件高頻的特性，不僅有利于提升充電器的功率密度、縮小體積，還能保證在大功率輸出的情況下，減少充電器發(fā)熱與傳輸損耗的問題。

據(jù)臺鈴官方介紹，該基于英諾賽科的氮化鎵無線充電技術(shù)，能夠讓用戶擺脫冗長充電線掣肘的同時，還能將充電效率提升60%，提高車輛的總續(xù)航里程，解決充電難的痛點。

結(jié)語

自新國標(biāo)發(fā)布開始，中國電動兩輪車行業(yè)的發(fā)展就進(jìn)入了革新階段。電動兩輪車市場已經(jīng)開始對產(chǎn)品的智能化、高效化提出了更高的需求，在千億市場的有力支撐下，也推動了氮化鎵在電動兩輪車領(lǐng)域的發(fā)展。