GaN 会在市场上大获成功吗？

新 IC 工艺的开发和商业化，尤其是有些激进的工艺，在我看来一直是设备技术的神奇和神秘的终结。是的，有聪明的电路、架构和拓扑结构，但是构思一个新的过程，然后让它成为现实和可制造的——以及现实所需要的一切——似乎需要对物理定律、材料科学、量子理论、以及更多。事情并没有就此结束：在工艺技术进步之后，我们仍然需要提出设计规则和模型，以便 IC 设计人员和生产流程能够真正利用该工艺。

我们的大多数工艺都使用硅作为衬底（同样是摩尔定律），并具有复杂的变化，例如用于特殊应用的绝缘体上硅 (SOI) 或 SOS（蓝宝石上硅）。这是有道理的：自从硅在 1960 年代和 1970 年代取代锗成为首选的半导体材料以来，人们已经在很多层面和很多方面对它进行了研究、分析和理解。硅不仅具有偶然的电学特性，它还具有良好的机械特性，可用于 MEMS 设计，而且它是现成的材料。它在这方面取得了如此大的成功，以至于在工程师甚至非技术人员中，“硅”经常被用作“芯片”（我不喜欢使用的词；请参见此处）和 IC 的替代品。

我们所依赖的 IC（和分立器件）的物理基础可以在经典元素周期表的各个列和行中找到，尤其是第 13 和 14 族（以前称为 IIIA 和 IVA）。

由于各种原因（想想 SiGe），使用其他材料的尝试难以获得稳固的牵引力，但已经取得了成功。砷化镓（GaAs）用于微波集成电路、红外发光二极管、激光二极管和太阳能电池；其中一些是大批量、低成本的应用程序，但很多不是。也有不同的 GaAs 被使用，例如来自领先测试和测量供应商的 35-GHz 示波器的模拟前端中的铟镓砷 (InGaAs) 器件。

现在，氮化镓（GaN）开始在功率产品中获得重要的吸引力。它指出了对 GaN 的各种重大投资，而资金是将基于 GaN 的功率器件转变为大众市场、大批量、高良率工艺所需的关键因素之一。这与“又一个智能手机应用程序”相去甚远，这是肯定的。

有这么多基于硅的 IC 可用作标准器件，为什么还要为 GaN 烦恼呢？毕竟，基于硅的工艺已经成熟且易于理解，并拥有庞大的、多方面的基础设施来支持它们。答案很简单：效率。GaN 器件有望将效率提高几个百分点，从而实现更小的封装、更容易的封装热设计、更长的运行时间和更低的损耗，这些都是好事。鉴于这些属性越来越重要，无论是由于性能要求还是环境/监管要求，GaN 的较高价格可能是可以接受的（在一定程度上）。

GaN 会在市场上大获成功吗？我不知道; 当然，这也取决于“成功”的定义。它可能无法达到兆硅数字处理器 IC 的有源器件密度，但这对于与电源相关的产品来说不是必需的，因为每个 IC 的有源器件数量通常为个位数。当然，从竞争驱动、市场增长以及第二或替代来源的前景来看，拥有多家供应商提供基于 GaN 的器件是一件好事，这总是受到设计师和采购代理的欢迎。此外，基于硅的世界并不是一成不变的，虽然我们可能已经到了功率器件收益递减的地步，但仍在不断改进。
 
对于供应商现场应用工程师 (FAE) 和 OEM 设计人员来说，还有一个更大的挑战，因为任何相对较新的工艺和设备都会加入其中。每个新工艺及其特定设备都有已知和未知的特性，以及微妙的二阶和三阶特征；这些是每个人都必须发现的“个性”特征，以避免在深夜/长周末找出那些难以捉摸的故障并防止看似随机的现场问题。

我们使用过任何 GaN 功率器件吗？我们是否考虑过使用它们？我们是否热衷于、不冷不热或害怕设计基于非硅工艺的设备，或者将它们放在我们的 BOM 上？