電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）具身智能的概念近來火熱，AI與機(jī)器人的結(jié)合成為了下一個(gè)藍(lán)海市場，TrendForce預(yù)測2027年全球人形機(jī)器人市場產(chǎn)值有望超過20億美元，2024到2027年的復(fù)合年均增長率將高達(dá)154%。

對于機(jī)器人來說電機(jī)是驅(qū)動的核心之一，驅(qū)動電機(jī)則需要MOSFET等功率開關(guān)元器件的支持，在機(jī)器人體積有限的空間內(nèi)，如何高效地實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動，是實(shí)現(xiàn)具身智能的關(guān)鍵之一。

機(jī)器人領(lǐng)域48V電源架構(gòu)成為主流

隨著智能化和電氣化的需求，汽車的低壓架構(gòu)電壓正在從12V往48V發(fā)展。相比12V電源，48V系統(tǒng)的功率容量是12V的四倍，這也意味著系統(tǒng)能夠支撐更大的功率負(fù)載。與此同時(shí)，在相同功率的工況下，48V系統(tǒng)的損耗更小，能夠降低線纜、連接器等方面的成本。

人形機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈以及零部件與電動汽車重合度相當(dāng)高，48V系統(tǒng)在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用甚至更加普遍，比如最近火熱的宇樹目前在機(jī)器狗、人形機(jī)器人上就是使用48V的電源架構(gòu)。當(dāng)然不只是人形機(jī)器人，工業(yè)場景中，AGV、機(jī)械臂等工業(yè)協(xié)作機(jī)器人，同樣使用48V的電源架構(gòu)。

為什么是48V？從安全電壓的角度看，行業(yè)規(guī)定直流電的安全電壓是60V，而48V電池的充電電壓最高是60V，這也意味著48V電池電壓已經(jīng)是安全規(guī)定下的最高電壓等級。

所以到實(shí)際的MOSFET等功率器件選型中，需要80V到100V電壓等級的產(chǎn)品，目前市面上已經(jīng)有不少面向車載48V低壓系統(tǒng)的80V或100V的MOSFET，主要以硅基為主。而為了提高功率密度，進(jìn)一步降低人形機(jī)器人體積，提高效率，GaN也正在導(dǎo)入到機(jī)器人應(yīng)用中。

機(jī)器人應(yīng)用到的功率器件

在機(jī)器人應(yīng)用中，電機(jī)功率一般在1kW到3kW不等，這對于功率器件的電流導(dǎo)通能力以及低內(nèi)阻提出了很高的要求。

安世半導(dǎo)體面向機(jī)器人應(yīng)用，在今年推出了NextPower 80V/100V 高效大電流 MOSFET，其中80V MOSFET導(dǎo)通電阻僅為1.2mΩ。同時(shí)過電流能力也非常強(qiáng)大，在此前的產(chǎn)品中，安世半導(dǎo)體展示過一些產(chǎn)品的性能，以100V MOSFET PSMN2R0-100SSF為例，采用LFPAK88封裝下，電流可以高達(dá)267A。

今年4月，英飛凌推出了OptiMOS? 7 80V的首款產(chǎn)品IAUCN08S7N013，據(jù)稱是業(yè)內(nèi)導(dǎo)通電阻最低的80 V MOSFET。與上一代產(chǎn)品相比，IAUCN08S7N013的導(dǎo)通電阻降低了50%以上，最高不超過1.3 mΩ，達(dá)到目前業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先水平。同時(shí)采用了高電流SSO8 5 x 6 mm2 SMD封裝，在小封裝下實(shí)現(xiàn)了更低的傳導(dǎo)損耗、更強(qiáng)的開關(guān)性能和更高的功率密度。

安森美今年6月推出最新的T10 PowerTrench系列為48V系統(tǒng)提供80V中壓MOSFET，T10技術(shù)采用了屏蔽柵極溝槽結(jié)構(gòu)，通過其行業(yè)領(lǐng)先的軟恢復(fù)體二極管（Qrr, Trr）減少了振鈴、過沖和噪聲，實(shí)現(xiàn)了性能與恢復(fù)特性之間的平衡。其中5×6封裝的80V MOSFET導(dǎo)通電阻可以低至0.79mΩ。

EPC目前針對機(jī)器人應(yīng)用，推出了多種GaN器件以及參考設(shè)計(jì)，比如EPC9194三相BLDC電機(jī)驅(qū)動逆變器參考設(shè)計(jì)，采用6個(gè)3mm x 5mm QFN封裝100V eGaN FET（EPC2302），單個(gè)器件導(dǎo)通電阻為1.8mΩ，該方案工作輸入電源電壓范圍為14V~60V，可提供高達(dá)60 Apk(40 ARMS)的輸出電流。

面向電機(jī)驅(qū)動的應(yīng)用，英諾賽科目前也有100V GaN的產(chǎn)品推出，包括INN100FQ016A 和 INN100FQ025A等，采用FCQFN小體積封裝，具備低導(dǎo)阻、低柵極電荷、低開關(guān)損耗和極低的反向恢復(fù)電荷等特性。

小結(jié)：

可以看到目前主流功率半導(dǎo)體廠商都紛紛推出80V/100V的產(chǎn)品，隨著人形機(jī)器人市場的發(fā)展預(yù)期不斷提高，市場空間加速擴(kuò)張，將給中低壓功率MOSFET，以及GaN等第三代半導(dǎo)體帶來更大的市場機(jī)會。