電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）具身智能的概念近來火熱，AI與機器人的結合成為了下一個藍海市場，TrendForce預測2027年全球人形機器人市場產(chǎn)值有望超過20億美元，2024到2027年的復合年均增長率將高達154%。

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

機器人領域48V電源架構成為主流

隨著智能化和電氣化的需求，汽車的低壓架構電壓正在從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載。與此同時，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。

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

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，進一步降低人形機器人體積，提高效率，GaN也正在導入到機器人應用中。

機器人應用到的功率器件

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

安世半導體面向機器人應用，在今年推出了NextPower 80V/100V 高效大電流 MOSFET，其中80V MOSFET導通電阻僅為1.2mΩ。同時過電流能力也非常強大，在此前的產(chǎn)品中，安世半導體展示過一些產(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)導通電阻最低的80 V MOSFET。與上一代產(chǎn)品相比，IAUCN08S7N013的導通電阻降低了50%以上，最高不超過1.3 mΩ，達到目前業(yè)內(nèi)的領先水平。同時采用了高電流SSO8 5 x 6 mm2 SMD封裝，在小封裝下實現(xiàn)了更低的傳導損耗、更強的開關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技術采用了屏蔽柵極溝槽結構，通過其行業(yè)領先的軟恢復體二極管（Qrr, Trr）減少了振鈴、過沖和噪聲，實現(xiàn)了性能與恢復特性之間的平衡。其中5×6封裝的80V MOSFET導通電阻可以低至0.79mΩ。

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

面向電機驅(qū)動的應用，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，具備低導阻、低柵極電荷、低開關損耗和極低的反向恢復電荷等特性。

小結：

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