智元搭载英诺赛科芯片：开启GaN在人形机器人领域新拐点
当波士顿动力Atlas机器人完成后空翻时，全球科技界意识到人形机器人的肢体灵活性不再是科幻想象。而支撑这些高难度动作的核心，离不开功率器件的性能提升。
据悉，头部具身智能厂商上海智元机器人已开始搭载英诺赛科的氮化镓（GaN）芯片，这意味着GaN器件正式突破消费电子领域，成为人形机器人产业的 “功率神经”。
这场跨界融合改写了机器人核心元器件的技术路径，还催生了一个价值万亿美元的新市场生态。
01 GaN：人形机器人的 “功率核心”
拆开人形机器人的髋关节模块，会看到关节腔内密密麻麻排列着20余颗指甲盖大小的黑色GaN器件芯片。传统硅基MOSFET根本无法塞进这么小的空间，与MOSFET相比，GaN整个功率器件的芯片面积减小了50%以上。
这种空间限制反映了人形机器人对功率器件的极高要求。
当前主流人形机器人搭载30到40个关节电机，按关节尺寸分级配置GaN器件：手指等小关节需3至6颗，肘关节等中等关节需约12颗，最大的关节则需要24颗。单台机器人的GaN基础用量约300颗。
随着五指灵巧手、腰部扭转关节等新自由度的加入，机器人单机GaN用量将突破1000颗。
需求爆发的三大因素正在加速这一进程：一是电机数量增加，从现有40个关节向60个自由度发展；二是功能模块拓展，GPU电源管理、电池管理系统（BMS）等新应用场景出现；三是功率密度提高，关节电机功率从当前80W向200W升级。
作为第三代半导体材料的代表，GaN在LED照明和激光显示等显示技术领域早已占据重要地位。近年来，凭借其卓越的击穿电场、热导率、电子饱和率和高频双向导通等特性，氮化镓在半导体功率器件领域的应用前景受到更多关注。
如今GaN能在人形机器人产业大规模应用，是因为其性能优势突破了传统功率器件的性能限制。这片看似普通的晶圆，蕴含着让机器人“活动自如”的核心秘密。
首先，当人形机器人做出抓取玻璃杯等精细动作时，手指关节电机需要在0.1秒内从静止切换到500rpm转速。这要求驱动器件支持更高的PWM（脉冲宽度调制）频率，而GaN FET的开关速度比硅基MOSFET更快。
其次，机器人的续航问题，根源在于功率器件的能耗。传统硅基器件在开关过程中会产生大量能量损耗，占电机总功耗的23%。而GaN器件通过独特的异质结结构，栅极电容（CG）和输出电容（Coss）更小，开关损耗比硅基器件降低85%。
此外，在机器人关节这个空间有限的地方，GaN还能大幅节省空间。英诺赛科的测试显示，采用GaN后关节驱动板体积缩减约50%，同时实现节能，提升了机器人的续航和运动灵活性。
02 头部的选择，未来的方向
上海智元作为人形机器人领域的领先企业，率先将集成了英诺赛科GaN器件的关节电机驱动应用到机器人上，通过GaN技术解决了传统硅基器件在功率密度和控制精度上的问题。
目前，智元人形机器人已在脖子、手肘等关键关节的3个电机中应用GaN器件，每个电机集成3颗GaN芯片，GaN器件已装配到数百台人形机器人上。
机器人龙头企业的选择，决定了产业的发展方向。
英诺赛科开始批量供货，标志着GaN在机器人领域从技术验证阶段进入商业化落地阶段，为大规模应用奠定了基础。
摩根士丹利报告显示，人形机器人销量将大幅增长：2030年全球销量900万台，2040年1.34亿台，2050年突破10亿台。
这也带动了供应链渗透率逐年提高。
上游方面，弗若斯特沙利文数据显示，2023年，氮化镓功率半导体市场规模为18亿元，占全球功率半导体市场的0.5%，2023年被视为氮化镓行业指数级增长的开端。
预计到2028年，全球氮化镓功率半导体市场规模将达501亿元，占功率半导体市场10.1%的份额，渗透率逐年上升。
这一增长趋势背后，是GaN等核心器件成本下降与机器人渗透率的正反馈循环。
摩根士丹利强调中国在这场产业革命中的重要地位：预计2050年中国将占据全球人形机器人市场60%的份额，成为最大的消费市场和生产基地。
当10亿台人形机器人进入工厂、家庭和服务业，人类社会将发生巨大变革。英诺赛科应用于智元机器人，就是这场变革的一个缩影。
站在2025年回顾，英诺赛科与智元的合作是一个分水岭。此前，GaN是消费电子的“性能升级选择”，此后，它成为人形机器人的 “必备品”。
当数百台搭载GaN器件的机器人交付时，我们看到的不仅是技术的商业化，更是“机器人 + GaN”新产业生态的开端。
未来十年，随着GaN成本下降和性能提升，人形机器人将走进更多领域。这场由中国企业主导的技术革命，将改写全球半导体产业格局，重塑人类与机器的协作关系。
或许正如科幻作家阿西莫夫所说，“人类的终极进步，在于教会机器如何更好地服务于生命的价值。” 而GaN，正是这场进步中不可或缺的“功率密码”。
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