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開拓GaN元件低電壓應用新戰場 EPC準備在AI時代大顯身手

   

作者 :Judith Cheng

 

專精氮化鎵(GaN)技術的宜普電源(Efficient Power Conversion,EPC)宣布其第七代(Gen 7)eGaN平台首款元件EPC2366(40V)正式量產,鎖定高密度DC-DC轉換、AI伺服器電源供應器與先進馬達驅動等高功率密度應用場景。EPC強調,EPC2366 主打更低導通與切換損耗,以及熱表現的最佳化,相較同級矽MOSFET號稱可達最高3倍效能提升,並可支援40V連續、48V暫態,以因應48V系統波動需求。同步推出的還有EPC90167半橋評估板,以協助開發者加速導入應用,特別瞄準AI資料中心與Physical AI/機器人等新興高功率密度設計對效率與散熱的雙重壓力。

不過在EPC執行長暨共同創辦人Alex Lidow看來,第七代eGaN量產的更重要意義,在於開拓過去由矽元件(MOSFET)長期主導的低電壓應用新市場。他在接受《MakerPRO》專訪時指出,EPC2366作為第七代eGaN首發40V元件,代表GaN的競爭邊界可以朝向25V、15V等更低電壓段延伸;而這個區間的市場規模:「甚至會比100V等級應用更大,」涵蓋大量以12V/8V/6V/5V 等低電壓供電為核心的系統與負載應用。

EPC執行長暨共同創辦人Alex Lidow

EPC執行長暨共同創辦人Alex Lidow

Lidow 進一步說明,EPC過去幾代eGaN系列產品在實務上多停留在40V上緣,是因為在40V領域,矽MOSFET仍能在效能與成本上維持相當競爭力;但第七代eGaN的目標就是讓設計者在40V及更低電壓時,能更「明顯」感受到GaN相較於矽MOSFET的性能優勢,進而把GaN元件從特定高壓利基,推向更大規模的低壓主流市場。他指出:「低電壓市場並不是以價格為主的『大宗商品』(commodity)市場,而更看重性能、功率密度與效率,這正是GaN的優勢所在。」

聚焦AI伺服器與機器人應用 第七代eGaN準備大顯身手

提及EPC2366為何將應用焦點放在AI伺服器電源,Lidow指出,在多數AI系統中,電力其實早已流經EPC的100V GaN,用於板上48V至12V的轉換;真正的變化在於「12V輸出端」。他解釋,過去這一段仍普遍由矽MOSFET扮演主角,但隨著40V第七代eGaN進場,設計者終於可以在更靠近負載的位置,以GaN元件取代矽MOSFET,以換取更高的功率密度與更有利的熱表現。

在他看來,AI系統正同時面臨「能耗」與「功率密度」的雙重壓力:一方面資料中心必須省電、降低轉換損耗;另一方面為了提升整體效能與互連效率,運算與供電模組往往需要更緊湊的佈局,可用散熱空間被進一步壓縮,使電源設計的挑戰最終回到功率轉換效率與熱管理。也因此,業界開始探索新一代供電架構,包括更高電壓配電與分段式(多級)降壓的路線;Lidow 也提到一種可能方向,是把更高電壓(例如800V)帶到更接近系統/板級的位置,再依需求分級轉換到48V、12V,甚至6V等電壓軌,以在高功率密度條件下兼顧效率與散熱,而GaN則是能因應這些設計挑戰的最理想解決方案。

另一個EPC看好的第七代eGaN潛力應用,則是當紅的實體AI—特別是包括人形機器人在內的先進馬達驅動應用。Lidow指出:「機器人本質上是由馬達、感測器與AI大腦等元素所組成,而GaN能提升這些元素的表現;」現階段多數人形機器人採用48V DC匯流排供電,因此EPC在伺服器電源架構累積的經驗,也可以自然移植到機器人系統。

Lidow表示,在馬達驅動應用上,GaN元件的價值不只在效率,而是讓馬達可在更高的開關頻率下運作,當頻率從數十kHz拉升到約100kHz,設計者有機會縮小甚至移除體積龐大的被動元件(特別是電解電容),馬達輸出也會更平順,進一步提升可靠度、壽命與效率;再加上 GaN元件本身更小,對人形機器人這類「重量敏感」平台格外關鍵。

更值得注意的是,他透露在某些更進階的人形機器人系統上,導入的EPC整合IC與分離式電晶體達到數百顆」,這意味著機器人應用的電力電子元件將呈現多迴路、分散式、節點密集的型態,元件的效率、體積與散熱表現都會被系統層級放大檢視。

從48V生態系走向車用電氣化:48→12V 橋接成關鍵

針對業界近年快速擴張的48V應用生態系,Lidow在訪談中強調,「48V」不是固定數字,其實是指一個大約36–60V的電壓範圍;之所以特別重要,是因為一旦高於60V,系統往往必須增加更多絕緣與防護設計來避免觸電風險。因此無論是需要與人類近身協作的人形機器人,或是希望把多數電子系統維持在低風險電壓等級的汽車應用(例如車艙內系統),都傾向把供電架構留在60V以下。

Lidow補充,雖然系統名義上稱作48V,但在瞬間波動與保護閾值的考量下,許多「48V 應用」實際仍會採用80V或100V等級的功率元件;而目前在這個電壓級距,GaN已能在性能上優於矽MOSFET,也具備價格競爭力,因此正加速導入。更關鍵的是,48V架構仍必須相容既有的12V/14V負載,使 48V→12V 轉換成為系統裡很典型、也很關鍵的一級電源;在這個鏈結上,40V等級的GaN元件(例如EPC2366)被EPC定位為能把48V電源軌高效率下轉到12V系統的橋接拼圖,並搭配既有的驅動IC與整合式解決方案,逐步把成熟的48V 生態從第六代eGaN延伸到第七代產品。

因此EPC也把車用電氣化視為下一個長線成長市場。Lidow指出,車輛正朝48V與800V架構演進,EPC已在較高電壓等級提供車規(automotive-qualified)GaN產品;雖然第七代eGaN的低電壓元件目前尚未完成車規認證,但他表示會隨著時間到位,且這樣的節奏與車用設計週期相符。換言之,在48V系統要兼顧更高功率、又不跨過60V安全門檻的前提下,40V GaN元件在48V→12V轉換中扮演的角色,將是EPC從資料中心與機器人一路延伸到車用領域時,最具一致性的切入點。

而由於目前包括機器人在內的各種AI新興應用,仍處於高度客製化、技術快速演進的階段,在對於正開發者類客戶的技術支援上,Lidow表示,EPC不可能替每一家客戶量身訂做所有規格,因此會先與在業界具備定義規格能力與方向的指標型領導業者(他形容為「teaching customers」)密切合作,像是他認為正在推動並定義下一代AI伺服器供電架構的NVIDIA,再將這些合作成果轉換為讓更多客戶可直接套用的通用設計。

在工程支援上,EPC 的策略是「元件推出即配套」。Lidow表示,該公司每一代新元件發表都會搭配評估板套件,不只具備展示功能,而是包含完整技術文件的「可複製系統」,讓客戶能直接套用或依需求修改。除了硬體參考設計,EPC也持續投入教育資源,透過技術白皮書、線上教學影片、技術講座等方式提供開發者可用資訊。身為將GaN功率元件商用化的關鍵推手,Lidow還曾出版過GaN功率設計探索GaN功率元件應用的相關書籍,也被全球多所大學採用為教科書;因此EPC也致力以更系統化的知識輸出,縮短市場對GaN電源設計的學習曲線,推動生態系更快成熟。

展望新年 AI、機器人、自主性機器三大焦點值得關注

展望2026年,Lidow認為有三大值得關注的主題:第一是 AI——他認為動能仍在累積,AI不是泡沫,將帶來更多資料中心、更多競爭與更高能耗壓力;第二個是機器人,他認為值得關注的不只有雙足行走的人形機器人,而是泛指各種可移動、不受纜線束縛 (untethered)、以電池供電的機器人,不論是以輪子移動或是有多隻手臂,相關能力都會持續提升。

不過他也指出:「目前的人形機器人——以及多數類型的機器人——基本上都是以副程式( subroutine)驅動,也就是你教它做一件事、它就照著做,它們不具備真正的獨立思考能力,甚至也不能獨立學習;」機器人離真正自主仍有距離。也因此,他認為下一步關鍵是AI與實體世界的更深度融合,讓機器人能在更開放的環境中理解、決策並完成任務;他預期 2026 年會看到明顯進展,甚至以「家務助理」為例,認為能在家中清潔、洗衣等的機器人將成為影響更廣的下一波應用。

第三個焦點主題則是更廣義的自主性機器(autonomous machines)。Lidow 表示,自主系統的的共同特徵,「是能在更一般化的情境下自主導航、並且自主完成任務;」例如自駕車就像一台有四個輪子的機器人。同樣的概念也延伸到無人機(drone)、物流配送車等新型載具。他強調,自主性機器的擴散不只在於「能做更多事」,而是它們會隨時間變得更經濟、更有效率,也更擅長完成任務;而在他看來,這股趨勢在 2026 年會持續加速。

最後Lidow提及台灣在這波AI與實體AI浪潮中扮演的角色,直言EPC的製造「全部都在台灣」;而他指出台灣廠商除了擅長半導體製造,在全球AI晶片供應鏈不可或缺,如台達電等業者在DC-DC轉換器、系統電源領域也扮演關鍵角色,「台灣廠商既做晶片、也為 AI 系統供電」。他也補充,台灣在電動自行車等領域同樣是表現卓越,從自行車乃至各式移動載具,都將是未來自主性機器世界的一部分,EPC將持續與本地供應鏈夥伴與客戶密切合作。

隨著產業焦點從處理器/GPU等運算核心,逐步擴展到電源、致動與熱管理等系統關鍵環節,功率元件的重要性也將被重新放大;當AI從雲端走向具備「手腳」的實體AI,從資料中心到機器人馬達驅動的每一段電源鏈路都需要被重新最佳化。Lidow再次強調,第七代eGaN的量產對EPC來說不只是既有系列產品的進化而是將開拓一個GaN在過去無法展現競爭力的全新市場,進軍橫跨AI資料中心、實體AI/機器人、車輛電氣化等多元化應用領域。

 

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Author: judith

20年經驗半導體/電子技術領域長期觀察員與報導者,見證科技社群持續成長茁壯、Maker/工程師們以創新改變世界!

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