在人形機器人快速演進的浪潮中，伺服驅動系統正面臨前所未有的挑戰。為實現如人類般靈活的行動與精準控制，這類機器人往往需整合高達40組以上的伺服馬達與控制模組，遍布頭頸、軀幹、四肢與手部關節。而在這複雜緊湊的架構中，如何同時滿足高性能、高效率與小體積的設計需求，成為技術突破的關鍵。從德州儀器（Texas Instruments, TI）的資料顯示，GaN（氮化鎵）FET正是解決這些挑戰的理想關鍵技術。

GaN FET可為人形機器人伺服驅動注入高效能動力

在伺服馬達驅動中，電流（扭力）迴路是反應最快的控制層，其控制品質直接決定馬達的響應與穩定性。人形機器人要模擬人類的協調動作，需同時驅動數十顆馬達，這對迴路速度與精度提出極高要求。

GaN FET 具備高速切換能力，可支援更高的 PWM（脈寬調變）頻率，如 100kHz，這不僅降低了電流波形中的漣波，提高電流解析度，也讓正弦波控制更精準，有效提升馬達效率與降低發熱。更高頻的切換也有助於馬達間的協調控制，對於實現平順、人性化的動作反應至關重要。

與傳統矽基MOSFET相比，GaN FET 擁有更小的閘極與輸出電容，使其切換速度快上百倍，開關時間可短至 10-20ns，有效壓縮損耗時間。特別是在高頻 PWM 操作下，GaN 能大幅減少反向恢復損耗（Qrr），同時減少因MOSFET本體二極體產生的振鈴與電磁干擾（EMI），有助於提升整體系統穩定性，保護其他子系統如AI處理與感測模組不受干擾。

根據TI測試平台TIDA-010936的實驗，將PWM頻率從20kHz提升至80kHz，不僅讓功率損耗幾乎維持不變，還能以陶瓷電容取代體積較大的電解電容，實現更緊湊的設計與更長壽命的電源系統。

人形機器人的伺服控制板多數安裝於關節內部，空間高度受限。為在僅5~10公分直徑的環形PCB上整合馬達、驅動器、編碼器與感測器，驅動元件的微型化成為關鍵。

GaN FET 擁有更小的晶粒尺寸與更低的特定電阻（Rsp），在提供同等導通電阻（Rdson）的情況下，封裝尺寸更小。TI 進一步將 GaN FET 與閘極驅動器整合於僅 4.5x5.5 mm 的封裝中，實現小巧卻強大的驅動解決方案，完美契合人形機器人對高功率密度與輕薄短小的雙重要求。

總結來說，GaN FET 以其高頻低損的特性，顯著提升人形機器人的伺服控制精度與功率效率；再加上體積小、散熱佳、兼容高密度設計，成為實現智慧、穩定且高效機器人系統的關鍵元件。未來，GaN 技術不僅將在 humanoid 機器人中普及，更將廣泛應用於協作機器人、手術機器人、AGV、家電與工業伺服等高功率密度應用領域，為智慧自動化注入強大動能。