GaN（氮化镓）技术崭露头角

9月12日第十二届电源技术研讨会北京站召开，TOP-10电源产品奖颁奖，为21IC和今日电子一年一度的电源季画上了圆满的句号。和以往相比，今年GaN（氮化镓）技术受关注的程度显著提高，在研讨会、颁奖礼和厂商交流中被多次提及。如果还没听说过GaN，那你可就OUT了！

GaN具有宽带隙、原子键强、热导率高、化学稳定性好和抗辐照能力强等特点，在光电子、高温大功率器件和高频微波器件领域有着广阔的应用前景，几乎每个月都有新产品推出。
 
早在2010年GaN功率半导体市场规模近乎为零时，iSuppli就大胆预测这一市场将在今年猛增至1.8亿美元。当时，GaN还处在研究室评测阶段，商用的企业仅有国际整流器公司（IR）和宜普公司（EPC）。短短三年间，各大厂商纷纷宣布投入GaN的研发，市场规模快速扩大。因具有低的热产生率和高的击穿电场，GaN成为了开发高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。基于GaN材料已经开发出了金属场效应晶体管（MESFET）、异质结场效应晶体管(HFET)、调制掺杂场效应晶体管（MODFET）等新型器件。GaN功率器件与基于硅(Si)的功率MOSFET相比，具有导通电阻较低等优点，可提高电源电路的转换效率。GaN同时也是一种理想的短波长发光器件材料，GaN及其合金的带隙复盖了从红色到紫外的光谱范围。

作为最早将GaN推向市场的公司之一，IR认为，GaN功率器件最终将于大多数应用取代硅功率器件，也将用于一些目前尚未能通过硅器件来实现的新型应用。GaN功率器件的目标功率转换应用包括AC/DC转换器、DC/DC转换器、电机驱动器、D类音频和照明系统。IR高产量的150mm硅基氮化镓（GaN-on-Si）晶圆以及相关的器件制造工艺，能够与其现有的硅制造设施完全匹配。

安森美半导体（ON Semiconductor）的GaN技术研究已持之多年，如今正在其比利时Oudenaarde生产厂建设GaN工艺线。ON Semiconductor已经加入了领先纳米电子研究中心imec的多合作伙伴业界研究及开发项目，该项目着重于开发200mm晶圆上的硅基氮化镓技术，及降低氮化镓器件成本和提升性能。

宜普公司（EPC）的无线电源传送开发板EPC9005获得了第十一届年度TOP-10电源产品奖优化开发奖。这款开发板最大输出电流7A的半桥电路设计，内含两个EPC2014（40V）氮化镓场效应晶体管，并采用德州仪器公司专为氮化镓器件而优化的栅极驱动器（LM5113）。EPC在其出版物《氮化镓晶体管——高效功率转换器件》中指出，在未来的十年内，本着氮化镓器件在性能和成本方面的巨大优势，它很可能成为主导。

GaN是与SiC（碳化硅）类似的宽带隙材料，但被认为成本下降的空间更大。SiC肖特基二极管已存在十多年，最近几年SiC金氧半场效晶体管、结晶性场效应晶体管和双极型晶体管相继出现。和慢热的SiC相比，GaN被市场接受和全面开始商用来的更快。Intersil认为SiC和GaN器件的应用对电源管理领域带来的影响将是革命性的。电源产品的效率，功率密度和性能将会显著提高，昂贵的能源之星金牌与白金标准有望被强制执行，新一轮的产品升级浪潮将给电源管理行业带来蓬勃生机。

据iSuppli预测，GaN上硅设备与基于传统硅材料的MOSFET、IGBT或整流器将在2019年实现平价和同等性能，至2022年GaN功率市场销售额将超过10亿美元大关。

业界对GaN技术信心满满，越来越多公司已宣布加入到GaN器件研发的行列，如果你还不了解GaN，赶快行动起来吧！