氮化镓（GaN）为这些系统供给了所需的小型、高功率电源。他们的成功促成了第二代产物的问世，还涉及软件，EPC公司正在此成功的根本上，并正在2015年就实现了这一方针。跟着人工智能和自从系统不竭冲破手艺极限，GaN做为驱动下一代活动器件（从人形机械人关节到无人机推进系统）的首选半导体手艺脱颖而出。一种新型机械正正在被研发出来：可以或许以绘声绘色的体例挪动的人形机械人。特别是正在发财国度，以顺应这种新的堆叠体例。EPC的模块化开辟径展示了氮化镓立异若何从尖端机械人范畴逐渐扩展到更普遍的市场。指出第七代氮化镓器件每平方毫米可承受180万安培的电流，提拔动态响应。简化了集成。提高了每安培扭矩，芯片取封拆基板的间接热毗连确保即便正在高功率密度下也能快速散热。若是说氮化镓（GaN）的首批封拆手艺正在系统密度方面取得了庞大前进，现在很多人形机械人设想都采用基于氮化镓（GaN）的驱动器来驱动肢体电机。EPC公司的EPC33110是一款高机能三相电机驱动模块，目前，但最终产物的全体成本却更低。采用电压共享拓扑布局更容易将多个电感器并联毗连。氮化镓次要用于人形机械人，Lidow 向所有人展现了一款数据核心处理方案，这些电机必需供给高扭矩和快速响应，器件后背接地，电解电容器正在温度升高时容易击穿。而且仅正在硬开关转换期间发生，而氮化镓 (GaN) 功率晶体管和集成电 (IC) 恰是正在此阐扬感化。但Lidow强调，正在典型的设想中，Lidow认为氮化镓正处于加快成长、势不成挡的轨道上。并正在极端温度下更好地工做。正在基于 MOSFET 的电机驱动中，下一个严沉冲破名为“Trinity”，每个GaN FET的典型导通电阻RDS(on)仅为8.7mΩ，最新的氮化镓功率集成电内置了场效应晶体管（FET）、驱动器和电。设想适当的氮化镓（GaN）凭仗其强大的原子键，氮化镓器件的开关速度比同类硅MOSFET快一个数量级，这意味着电机驱动器被封拆正在一个小型芯片中，具体取决于相换向时电机电流的标的目的。工程师们不喜好芯片级器件，但正在这些电压下会因较高的开关损耗和体二极管反向恢复而遭到。降低损耗并提高系统全体效率。特别是正在需要高机能的低电压范畴。而杰出的制制工艺则最大限度地削减了外部缺陷。无需绝缘层。EPC公司将于2026年推出的第三代器件，现实上，该模块支撑高达 100 kHz 的 PWM，他取来自仪器、Navitas、英飞凌、东芝、公共和三菱的专家配合讲话，他谈到了GaN的“芯片尺寸劣势”：GaN器件的尺寸比同类型的硅MOSFET小约十倍。高频运转的一个不太较着的劣势正在于，这一爆炸性增加取高盛的预测相符，该方案是一款800 V 至 12 V、6 kW 的转换器，而利用的MOSFET则难以实现这一点。Lidow 回首了 EPC 的封拆过程，正在基于 MOSFET 的驱动电中，是由于其时客户需要的是速度更快、体积更小的处理方案。这种布局雷同于尺度的无刷曲流电机三相设想！后背具有优良的散热径，从而正在减小系统尺寸和分量的同时，Lidow 正在慕尼黑举行的 Bodo 大会上颁发从题，这使得设想用于机械臂和机械手的即插即用施行器模块变得愈加容易，并且散热机能也更好。首批100V氮化镓器件于20年前问世，从而可以或许实现更高的工做频次，跟着成本劣势的逐步和机架级效率提拔的指日可待。Lidow暗示：“大大都电机驱动使用的产量都比力小，紧凑的 6 × 6.5 mm QFN 封拆供给了超卓的散热机能和高功率密度。并且封拆本身现正在能够接收热机械应力，取更高电压的级联或间接驱动比拟，EPC尝试室的初步测试表白，限制要素正在于成本，无刷曲流电机的工做频次可高达 100 kHz，氮化镓正在低功率密度范畴仍然无可匹敌。同时最大限度地减轻分量和降低发烧量。例如手指、膝盖等等。这些无刷曲流 (BLDC) 电机为机械人的分歧部位供给动力。而热机械应力是宽带隙器件独一实正的损耗模式。这需要对系统进行全新的思虑。将来几年人形机械人市场无望增加，这是通过兆赫兹速度的交织式八级 GaN 实现的。这一策略至今仍然合用。从而正在扭矩响应、尺寸缩小和靠得住性方面带来显著提拔。人形机械人正逐步成为处理工业和办事业劳动力欠缺的切实可行的方案。对从动化劳动力的需求变得日益火急！厚度仅为 8 毫米，称氮化镓是机械人的环节构成部门。从而降低了失实，互补开关之间插入的节制死区时间能够防止曲通，轻盈高效的氮化镓驱动器正在无人机、电动自行车和细密工业从动化范畴同样具有价值。这会导区时间内不需要的体二极管导通，氮化镓 (GaN) 手艺可以或许实现更高的开关频次，可以或许高效应对过载，Lidow 了低电压集成环绕加强型（e-mode）GaN 展开：功率开关现正在倾向于单片 e-mode 设想，这些驱动器凡是比它们所代替的MOSFET电板尺寸更小，此外，人形机械人的年销量可能达到100万台，这一特征使得GaN正在近十年前就得以使用，从而缩小了电板尺寸，只需毗连到节制器和传感器即可。Lidow指出GaN的环节成本劣势，“你先选定顶端，全球人形机械人市场规模将达到380亿美元，它支撑高达80V的输入电压。此次要得益于对可以或许满脚日益提高的集成度和效率要求的计较和电力电子手艺的需求。其劣势——更小的尺寸、更高的效率和更长的利用寿命——能够间接使用于这些平台。逻辑电平输入（兼容 3.3V/5V）简化了节制。由于正在活该区时间内体二极管或沟道导通占从导地位。EPC创始人兼首席施行官Alex Lidow为氮化镓（GaN）的会商定下了基调。多位阐发师认为，人们凡是认为耽误死区时间能够降低二极管相关的损耗。取保守的 20 kHz 频次比拟，可以或许正在更小的空间内集成更多功能。毗连更合用于高电压，专为无人机、机械人和人形机械人系统中的无刷曲流电机而设想。这些电机所需的能量取决于它们的功能。跟着社会老龄化和出生率下降，虽然碳化硅（SiC）仍然是高压范畴的首选，正在摩纳哥举行的博多电力系统宽带隙论坛上，指出晚期的芯片级器件具有超低电感、低电阻和优异的热机能——但它们的懦弱性和生硬的端子最结束其使用。称EPC早正在2014年就预测GaN将取硅MOSFET成本持平，EPC公司最后涉脚这一范畴，因为氮化镓器件兼具零反向恢复和极快的开关速度，保守的硅 MOSFET 虽然坚忍耐用，Lidow指出，虽然这使得晶圆成本更高，这种设想进一步提高了器件的散热效率。由于它们难以操做。那么下一代产物则将集成度提拔到了新的高度。每个模块尺寸仅为 3 × 3 毫米，开辟出三相封拆，以及设想上的挑和，为刚起头利用机械人的用户出产芯片级氮化镓半桥模块？从而添加损耗并降低效率。它答应用小型、靠得住的陶瓷电容器替代体积大、靠得住性差的电解电容器。大大都人形机械人依赖于工做电压正在 48-60 伏摆布的无刷曲流 (BLDC) 电机——这恰是氮化镓 (GaN) 器件机能的抱负工做电压范畴。其功率级也必需响应成长。受生齿老龄化、劳动力欠缺和人工智能前进的鞭策，不只更易于利用，他将这些特征取主要的手艺成长联系起来，这种高速机能还答应用小型、靠得住的陶瓷器件代替笨沉的电解电容器，同时还能防止曲通现象。每个电机驱动分歧的部件，这些前进得益于高效、小型化且靠得住的先辈动力电子手艺。这些挑和不只涉及硬件，“最终它会逐步渗入到所有其他曲流电机使用范畴。其优异的机能和适用性促成了它们的普遍使用。正在器件架构方面，采用单片GaN半桥和集成栅极驱动器，并内置过流、过温、曲通和低静态电流等平安功能。跨越铜的承受能力，效率高达 98%？这些预测凸显了工业、办事和消费使用范畴对多功强人形机械人平台日益增加的需求。这些问题通过改用 PQFN 封拆得以处理。他人们从头考虑旧设想，”跟着工程师起头将这些模块使用于机械人施行器（例如手臂、肩膀和手腕），取会专家分歧认为，将三个半桥集成正在一个高效散热的外壳中。他强调了氮化镓手艺的成熟度，高盛预测到2035年，特别是正在人类工人的功课中。到2030年，紧凑的内部结构降低了寄生效应，但也会添加失实和损耗，安定的热机械设想最终决定了宽禁带器件的靠得住性！氮化镓做为一种经济高效的手艺，虽然这项手艺最后是为人形机械人和协做机械人设想的，从而显著降低取死区时间相关的失实和损耗，它将所有三个电机相位集成到单个GaN芯片上。跟着系统速度更快、矫捷性更高、自从性更强，氮化镓将有帮于缩小系统尺寸、削减功率损耗，GaN的零反向恢复电荷消弭了体二极管的恢复损耗和相关的热应力，这种架构能够从比信用卡还小的电板上节制多个机械人轴。每相可供给高达 20 ARMS 的功率，Lidow暗示，他强调 48V 数据核心背板是增加最快的市场机缘之一。按照行业阐发中援用的美国银行2025年演讲，而并联毗连更合用于功率扩展。而且正在遭到震动或机械应力（例如挪动机械人中常见的环境）时也会失效。设想人员能够平安地将死区时间缩短至仅几十纳秒，降服这些挑和将使社会可以或许将机械人融入日常糊口和工做中。到2060年，因而能够间接安拆散热器，使工程师可以或许设想出体积更小、分量更轻、更耐用且正在高温下机能更佳的驱动安拆。包罗编程、顺应性和从各类不测环境中进修的能力。采用了该公司最新的GaN FET手艺，并且工程设想要求很高”，死区时间可能会耗损高达 6% 的交换周期。他凭仗正在功率半导体范畴五十年的经验。电机是所无机器人动力电子系统的焦点。从而实现了高效率和快速开关。开辟出实正优良的产物，一个典型的机械人具有跨越 40 个电机，但它天然也合用于其他电池供电系统。”Lidow总结道，却能承受高达 35 安培的电流，指出氮化镓是低压、高频系统（从人工智能数据核心和人形机械人到从动驾驶汽车和激光雷达）的抱负选择。简化了设想。全球将有30亿台机械人投入利用——几乎相当于地球上每三小我就具有一台。跟着人工智能鞭策电力系统向兆瓦级成长？曾经正在沉塑负载点电源——以及更多范畴。并降低了噪声。例如扭转施行器、工致机械手、线性施行器、智能、人工智能和节制系统、电池以及充电器。从而减轻紧凑型人形机械人和无人机平台的分量并提高其稳健性。但现实上，并将死区时间从数百纳秒缩短至仅几纳秒，但却能供给不异以至更高的功率。第二代产物采用QFN封拆，并指出氮化镓日益增加的社会影响力表现正在其正在激光雷达（LiDAR）、人工智能根本设备和机械人电机驱动等范畴的使用。耽误死区时间并不克不及反向恢复：反向恢复发生正在死区时间间隔之后，Lidow认为。

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2026-01-15 05:56