氮化镓功率半导体将掀起应用市场格局巨变

氮化镓 (GaN) 功率半导体正持续为那些需要消耗大量能源，但同时长远地影响全球经济发展的产业带来显著地改变。在数据中心、车用及消费电子等应用市场，GaN 功率器件已开始取代既有使用硅的设计方案，重新定义电源系统最佳设计，为市场带来更小、更轻、更具能源效率的产品。从提升电动车续航里程，到优化数据中心能源使用效率，及缩短消费电子产品充电时间等，这些功能面的优化，皆加速扩大 GaN 功率半导体应用范围至微型交通、光伏发电、电动工具、音响系统等新兴应用领域。

加速全球微型交通发展态势

英国研究公司 The Faraday Institute 指出，全球都市人口密度将于 2050 年前再提高 50%，届时全球将有 67 亿人口全数集中于都市地区。因此，以电动自行车及电动滑板为大宗的微型交通工具，在人口密度持续成长的都市地区逐渐受到重视，被视为能减轻交通壅塞、停车不易等都市交通问题的解决方案，并在油价持续高攀的时代，提供更经济且永续的交通方式。全球微型交通市场规模预计将于 2028 年突破 693 亿美元。

能效、功率密度、轻巧简约外观设计及成本效益为设计开发电动微型交通工具的考虑重点，基于 GaN 设计的马达控制驱动器能使整体能效及充电效能提升一个档次。以电动自行车来说，GaN 功率器件能使马达控制器尺寸更小、重量更轻，提高能源转换效率并减少能耗损，进而实现更简约轻量的外观设计并延长续航里程，应用于电池充电器上，也能减少充电时间。

市场上已有不少公司正透过基于高性能、高频率的GaN功率晶体管所设计的马达驱动器、控制器与逆变器，为电动机车、电动自行车、电动滑板车等个人电动交通载具提供创新动力总成 (powertrain) 解决方案，优化整体马达输出功率及效率，透过整合高质量、高可靠的 GaN 功率晶体管与先进软硬件技术，微型交通工具的续航里程最高可延长百分之三十。

当社会、经济、环境三大面向同步推升微型电动交通工具的需求力道，GaN 功率半导体将扮演实现永续且具经济效益的未来交通的关键角色。

突破光伏发电效率

全球光伏市场将以 18% 年复合成长率的速度成长，预估市值将于 2027 年前突破 133 亿美元，这股成长动能主要来自技术创新、民生及企业再生能源需求持续攀升、能源转型及脱碳政策等因素。

GaN 功率半导体正改变光伏市场格局，为光伏逆变器、功率优化器及储能系统，带来更高效率、更轻巧且耐用的设计解决方案。

光伏逆变器：透过 GaN 优化效率及可靠性

光伏逆变器的主要功用在于将光伏板所产生的直流电转为符合家庭或工业用的交流电，现存硅基设计的装置，普遍存在效率低落及功率密度等限制。

GaN 解决了硅基设计的瓶颈，实现更小、更轻、更具成本效益的光伏发电系统，在大规模布建中简化安装流程并带来显著的成本节省。透过卓越的材料韧性及可靠性，基于 GaN 设计的逆变器能降低整体系统维护成本、缩短系统停机时间，同时维持最佳效能。

根据预估，基于 GaN 设计的光伏微型逆变器，透过频率提升 10 倍，在开发成本上至少减少 25%；与硅基设计相比，能耗降低 40%，可回收的安装成本多出  10%。

与微型逆变器的功能类似的光伏优化器，同样也将受惠 GaN 技术，减少切换间的能源耗损，同时缩减器件尺寸、减轻重量。GaN 功率器件不仅拥有卓越切换速度，使优化器能实现更快且更精准的能源转换，GaN 也能使逆变器或优化器更耐高温、更可靠、并延长使用寿命。

光伏储能：透过 GaN 解决效能及成本挑战

随普遍消费者对家用光伏储能系统的经济效益愈加重视，高效率双向运作便成为储能系统首要功能。GaN 功率半导体将为光伏储能带来巨大变革，无论在高或低功率水平下，皆维持绝佳的充放电效率。

频藉 GaN 功率半导体优异的操作频率，基于 GaN 设计的储能系统，更适合一般家庭日常的应用场景，无论在高或低功率使用情境，储能系统皆能最大程度地储存能量，并在需要时更有效率地取用电池系统中的能量。反观基于硅组件的储能系统，在低功率情境时通常效率较低落。

GaN 能实现更小、更轻的储能系统，基于 GaN 设计的储能系统占用空间及重量能缩减至现有设计的三分之一，同时大幅减少高达 50% 能源耗损，并降低整体物料清单成本。

GaN 功率器件已证实能实现更有效率的太阳能发电与储能、节省成本、提升可靠度、及优化整体系统效能，为当今能源挑战提供解决方案。GaN 功率半导体将加速实现更永续且更洁净的未来，加速再生能源的普及。

电动工具市场蓬勃发展

专业及消费市场需求及技术突破正驱动电动工具市场发展，全球市值预计从 2022 年的 266 亿美元成长至 2029 年的预估 351 亿美元，其中在建筑和汽车产业的需求力道尤为显著。在联网功能的工具日渐普及、DIY 文化流行及新兴机济体快速发展等因素带动下，无线工具受到消费者青睐，利益相关者对此领域的投资也将持续，带动整体市场发展前景。随市场扩张、竞争加剧，制造商必须优先考虑创新， 以满足消费者对性能、功能和价格的期望。

电动工具有多种形式，包括电池运作、有线和汽油驱动，然而有线工具的不便性、燃油引擎所造成的污染及噪音、以及其他与功率、效率、及成本相关的因素驱使下，「弃油转电」的趋势也正在电动工具市场发酵，并同步催生无线功能的普及。

以下原因将带动 GaN 功率半导体在电动工具市场的应用：

• 大幅改善电动工具的能源效率
• 使机电控制组件尺寸更简洁，带来更高的输出功率
• 加速更轻薄、效率更高的充电器发展，以满足愈高的电池容量及耐压需求

GaN 功率半导体不仅将成为未来电动工具的不二选择，同时也将带动无线充电的普及。当消费电子设备及高功率电池对更便捷且安全的充电需求愈加明显，GaN 无线电力传输解决方案将更具吸引力。GaN 无线电力传输技术将解决功率及距离的限制，加快充电速度、提高电力传输功率。

正成为市场主流的 GaN 功率半导体技术

GaN 功率半导体已在数据中心，车用及消费电子等核心应用市场站稳脚步，且正快速拓展对微型交通、光伏发电、及电动工具等应用领域的影响力。与此同时，GaN 也在家用电器、LED 照明及 D 类音响等新兴应用市场中展露头角。

GaN 为 D 类音频系统所实现的卓越音质与性能、小尺寸及高效率，正颠覆传统音响市场。AudioControl 最新音频放大器便是借助GaN 功率半导体来提升音质水平；Mark Levinson 旗下 Daniel Hertz 所推出的新一代 Wi-Fi 喇叭，也无独有偶地采用 GaN 功率半导体，将数字音频完美地转换为模拟音效输出。

GaN 功率半导体的独特价值，已在多个具发展前景的产业中证实，提供高效且永续的解决方案。随应用领域扩张，GaN 正加速产业重塑与创新。