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2026年10月15日 星期四

GaN牽引逆變器上路實測|AVL×VisIC 99.67%效率能否挑戰SiC?


重點先講:
氮化鎵(GaN)上牽引逆變器,過去多半停在簡報和測功機。2026-10-13,VisIC Technologies 與 AVL 宣布把 D³GaN(GaN-on-Silicon)功率模組整合進 AVL 的實車展示車——高轉速電驅橋+GaN 牽引逆變器,第一次在完整車輛環境裡跑。這篇拆四件事:99.67% 到底省了多少、為什麼部分負載才是主戰場、為什麼先打 400V、以及 GaN-on-Si 的製造帳。所有數字皆為公司新聞稿,非本頻道實測。

發生了什麼

  • 誰:VisIC(D³GaN 模組)+ AVL(逆變器開發與整車整合)+ NXP(閘極驅動器)。
  • 平台:AVL PI850e 逆變器開發平台+ AVL 控制軟體;雙方合作始於 2024 年。
  • 台架成績(德國 AVL,WLTC):10 kHz → 99.67%、5 kHz → >99.8%;在該測試條件下,逆變器能量損耗比同級 SiC 逆變器減少 60% 以上。
  • 定位:目前 400V 電池平台最適合 PHEV/增程式(REEV);路線圖延伸至 800V GaN 模組。
  • 跨界:同一平台也瞄準 AI 資料中心(AIDC)與機器人等「實體 AI」電源。

先分清楚:這不是 10/01 那篇 Renesas 講 GaN 進 AI 伺服器電源,而是 GaN 進電動車主驅逆變器——電流、溫度循環與可靠度要求高一個量級。也跟 400V→800V SiC 升壓路線互補:今天的問題是「同樣 400V,GaN 能不能把 SiC 擠下去」。

工程重點 1:99.67% 換算成損耗,才看得出 60% 的意思

效率要倒過來看:99.67% 代表損耗 0.33%,>99.8% 代表損耗不到 0.2%。WLTC 一整圈若有 10 kWh 經過逆變器,0.33% 約是 33 Wh。若把「少 60% 以上」套在 10 kHz 那組反推,比較基準的 SiC 損耗大約在 0.8% 上下(效率約 99.2%)——這是我的算術示意,新聞稿沒有給 SiC 的絕對值、型號與切換頻率。真正的意義是:逆變器損耗已經小到要在小數點第二位打架,下一步的收益會轉成散熱器變小、冷卻迴路變簡單,而不只是續航多幾公里。

工程重點 2:主戰場在部分負載的開關損

逆變器損耗分兩塊:導通損約跟電流平方成正比,大扭力時才吃重;開關損則每個 PWM 週期都要繳一次。WLTC 大部分時間在中低扭力,電流不大,開關損占比反而高——這正是 GaN 的強項:橫向 HEMT 沒有矽/SiC MOSFET 那種體二極體反向恢復電荷,開關邊緣更快更乾淨。值得注意的是 10 kHz 比 5 kHz 效率低一點,但還在 99.6% 以上;切換頻率拉高能降電流漣波與馬達諧波損,代價是 dv/dt 更陡,對馬達絕緣、軸承電流與 EMI 的壓力也更大。這筆帳要在實車上才算得清。

工程重點 3:為什麼先打 400V PHEV/增程

GaN-on-Si 功率元件常見的是 650V 級,正好對上 400V 母線加上突波餘裕;800V 平台通常要 1200V 級元件,對 GaN-on-Si 來說是另一個難度(耐壓結構與矽基板的限制)。所以新聞稿把甜蜜點放在 400V 的 PHEV 與增程車:電池小、引擎分擔高負載,電驅大量時間在部分負載——剛好放大 GaN 的優勢。800V GaN 模組是「已宣布的計畫」,具體做法(更高耐壓元件、串接或多階拓樸)與時程都還沒公開。

工程重點 4:GaN-on-Si 的製造帳與 AI 電源

SiC 的成本卡在基板:晶圓貴、尺寸主流仍在 150/200 mm。GaN-on-Si 可以用既有 200 mm/300 mm 矽晶圓廠,量產擴張的天花板理論上更高。VisIC 也把「車規驗證過」當成跨進 AI 資料中心與機器人電源的門票——車用逆變器的溫度循環、振動與壽命要求,比伺服器電源嚴苛。不過,晶圓廠相容不等於成本已經贏,良率、封裝散熱(GaN 晶片小、熱流密度高)與車規認證時程都還要看。

還缺什麼/待核

  • 99.67%/>99.8%/-60% 都是台架(測功機)WLTC 數字;實車續航、冷卻縮減幅度尚未公布。
  • 比較用的 SiC 逆變器型號、世代、切換頻率與冷卻條件未揭露,-60% 的基準不透明。
  • 展示車車型、功率等級與電驅橋規格未公開。
  • GaN 短路耐受時間、高 dv/dt 對馬達絕緣與 EMI 的影響,需要實車與長期資料。
  • 800V GaN 模組的技術路徑、車規認證與量產時程仍是空白。

相關影片

今天想問你:GaN 會先在 400V 插混/增程車吃下 SiC 的位置,還是要等 800V GaN 量產才算真正開戰?你最擔心的是可靠度、EMI,還是成本?留言告訴我。

桌上就摸得到的 GaN

牽引逆變器的 GaN 還在實車驗證,但你桌上的快充早就是氮化鎵——同樣靠高頻切換把磁性元件縮小、把體積和發熱壓下來。想親手感受 GaN 的「小而不燙」,這幾樣剛好:

綠聯 140W 2C1A 三孔 GaN 氮化鎵快速充電器 (PD3.1)

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Anker A2674 67W GaN 氮化鎵快充充電器

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Xiaomi 小米 65W GaN 氮化鎵快充延長線

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資料來源:PR Newswire/VisIC Technologies:AVL and VisIC Bring High-Power GaN Traction Inverter Technology to the Road(2026-10-13)。效率與損耗數字為公司公布之測功機 WLTC 結果,非本頻道實測;SiC 基準反推僅為算術示意。
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