随着自动驾驶汽车和电动推进系统的出现，汽车技术进入了复兴阶段。根据彭博新能源财经公司Marklines的数据，IHS Markit估计，到2035年将有1200万辆汽车自动上市，3200万辆汽车将拥有电力推进装置。这两种趋势都转化为对功率半导体需求的大幅增长。这也发生在硅在功率转换领域达到其性能极限的时候，为基于硅衬底（GaN-on-Si）上生长的氮化镓的功率器件开辟了一个巨大的新市场。

为什么汽车用GaN？

在过去的八年中，GaN功率器件已经大规模生产，已经出现了几个大型应用，其中GaN比老化的硅MOSFET具有显着优势--LiDAR（光探测和测距），雷达，48V至12V DC-DC转换，高强度前照灯和车载电动车充电。

由于Velodyne的Dave Hall的创造性思维，LiDAR 成为GaN晶体管和IC 的首批应用之一。我们的想法是如此快速地触发激光脉冲，以便可以准确地测量发射光子的光线飞行时间，从而可以在几百米的距离内快速测量几厘米内的距离。使用具有与旋转轴平行堆叠的多个固态激光器的旋转盘，Velodyne能够创建快速且准确的数字点云，如图1所示。令人惊讶的是，这种传感技术与摄像机和雷达传感器被许多人用来制造原型自动驾驶汽车。

eGaN技术正在向汽车发展

图1.使用GaN FET的LiDAR传感器可创建快速准确的数字点云，自动驾驶汽车可用于识别周围结构和物体

来自EPC的eGaN FET是用于激发激光的合理选择，因为FET可以被触发以产生具有极短脉冲宽度的高电流脉冲（参见图2）。短脉冲宽度导致更高的分辨率，并且更高的脉冲电流允许LiDAR系统进一步看到。这两个特性以及极小的尺寸使eGaN FET成为除LiDAR之外的雷达和超声波传感器的理想选择。

图2：EPC2202符合AEC-Q101标准的FET用于在26 A的峰值电流下产生1.8纳秒脉冲

LiDAR只是一个趋势的开始。除了用于提供用于导航和控制车辆的输入的传感器阵列之外，还开发了用于高性能图形处理器的新市场，以集成这些传感器输入，消化其含义，并决定将什么命令发送到自驱动执行器。凭借快速处理速度作为关键属性，Mobileye（现在是英特尔的一部分）和nVidia等公司已经推出了超快速多核处理器。这些处理器可以快速收集，解释，集成和理解来自多个雷达，激光雷达，相机和超声波传感器的所有输入，以便安全地导航我们的道路和高速公路。

需要48 V - 12 V配电系统

这些高性能处理器的成本是它们非常耗电并且给传统的汽车12V配电总线带来了额外的负担。为汽车LiDAR系统所需的这些处理器提供高功率水平的解决方案原来是应用于运行高性能游戏系统，高性能服务器，人工智能系统甚至加密货币挖掘的同一解决方案 - 实现48V配电总线，其电流水平和电线尺寸可减少四倍。此外，48V是这些应用中最高的实际电压，因为在过冲和各种故障条件下，总线上的电压将保持在60V以下，从而无需额外（和昂贵）的安全措施。

当考虑到最新车型上出现的所有新的耗电电子驱动功能和特征时，48V的优势变得更加明显。例如：

· 电动启停

· 电动转向

· 电动悬架

· 电动涡轮增压

· 变速空调

这些新功能和特性为48V至12V DC-DC转换器开辟了一个新的大市场。电源可以在48V时产生并转换为12V以运行传统系统和电池组。

GaN FET和IC的卓越性能

如图3所示，GaN FET和IC是从48V升至12V的最有效方式.GaN器件比硅功率MOSFET小许多倍，并且速度提高了许多倍[1]，从而实现更高的效率和更小的效率，更低成本的外围组件。在批量定价方面，EPC的eGaN FET也与硅相当[2]。现在，通过AEC-Q101认证测试，该技术正在迈向汽车世界广泛采用的下一步。

图3. EPC9130是基于EPC2045 eGaN FET的700 W 48V至12V DC-DC

eGaN技术已经大规模生产了八年多，在汽车应用领域积累了数十亿小时的成功现场经验。