在人形機器人即將步入量產新時代的背景下,氮化鎵(GaN)半導體正以其卓越的性能,加速這一高科技產品從實驗室邁向大規模商業應用的步伐。2025年,被視為這一變革性轉折的關鍵節點。
相較于傳統的硅基芯片,氮化鎵作為第三代半導體材料,憑借其在高頻、高能效、耐高壓等方面的顯著優勢,成為了解決機器人關節驅動精度、功率密度及散熱難題的關鍵所在。這一創新材料,正為人形機器人的崛起披上“鎵”衣,引領產業向前躍進。

走進英諾賽科位于蘇州的氮化鎵芯片制造基地,無塵車間內,上百臺自動化設備以超高精度晝夜不息地運轉,展現出一派繁忙而有序的景象。作為全球首家實現8英寸硅基氮化鎵晶圓量產的半導體企業,英諾賽科展廳內,一塊指甲蓋大小的氮化鎵芯片引人注目。據介紹,該芯片開關速度極快,導通損耗較傳統硅基器件降低了70%,未來將成為機器人手腕關節的驅動核心。
氮化鎵的性能優勢,在機器人領域得到了充分展現。英諾賽科產品開發部副總經理王懷鋒指出,氮化鎵芯片具有導通損耗小、開關損耗低、無反向恢復損耗以及器件體積小等特點,這些優勢在機器人關節電機驅動等關鍵應用中,有效解決了傳統技術面臨的諸多挑戰。通過提升電機驅動的開關頻率,氮化鎵芯片能夠減小關節電機的尺寸和重量,提升轉換效率,從而延長機器人的續航時間。
在載重機器人領域,市場對承重指標的需求不斷提升,要求機器人在更小體積下實現更大承重,爆發功率需達到數十千瓦。這一需求已遠超硅基芯片的能力范圍,而氮化鎵芯片則成為突破這一限制的理想選擇。人形機器人集成多種子系統,關節控制系統空間受限最大,氮化鎵芯片以其更精確的控制、更小的體積和更低的損耗,滿足了這一嚴苛要求。

國際大廠同樣對氮化鎵在人形機器人上的應用給予了密切關注。德州儀器等知名企業紛紛布局氮化鎵材料新產品,旨在通過氮化鎵的高功率密度特性與集成式驅動器的結合,進一步減小尺寸,提升效率,為人形機器人帶來更高效、更穩定、更智能的設計。
在國內,英諾賽科、中科無線半導體等企業也在積極布局氮化鎵在人形機器人領域的應用。英諾賽科的氮化鎵產品已在人形機器人的多個核心部件和系統中實現應用,取得了顯著效果。其100V氮化鎵產品成功應用于人形機器人的上下身肢體關節,使功率提升了30%,轉換效率提升5%,在電源應用中更是讓電源體積減少了30%,有效節省了機器人有限的空間。
作為人形機器人零部件的頭部供應商,意優科技在關節模組領域的技術創新同樣備受矚目。意優科技已將英諾賽科的氮化鎵芯片應用于關節內部驅動板,通過氮化鎵器件的顯著優勢,實現了硬件電路面積的大幅減小和驅動系統的小型化,同時提高了PWM控制分辨率,降低了電流紋波,提升了關節電機的運動精度。
盡管氮化鎵技術優勢顯著,但大規模應用仍需突破驗證關。意優科技已在某些關節驅動型號中實現小批量生產,并期待通過大批量的產品驗證,加速氮化鎵在人形機器人領域的普及。
隨著人形機器人產業的蓬勃發展,核心零部件領域仍面臨諸多挑戰。硬件發展速度跟不上AI技術進步,成為制約行業發展的重要因素。然而,氮化鎵芯片的出現,為人形機器人性能的提升和量產落地提供了有力支撐。未來,隨著人形機器人產量的飛速增長和性能的不斷提升,氮化鎵在該領域的需求勢必會迎來爆發式增長。





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