用于功率转换的 GaN 技术第一部分，电源转换系统介绍

从家用电器、笔记本电脑和数据中心到电动汽车，电源转换系统是每个电子设备的核心。在这个与 Wise-Integration 首席执行官 Thierry Bouchet 的播客中，我们将发现 GaN 在电源转换解决方案中的优势。Wise-Integration 是 CEA-LETI 的衍生公司，是一家从台积电开发 GaN 集成解决方案的公司，以使电源小型化并提高能源效率。

电源转换系统是每个电子设备的核心，从家用电器到笔记本电脑再到数据中心，还有电动汽车。随着硅基 MOSFET 和功率器件接近其物理极限，功率工程师已开始转向氮化镓来提高性能并减小整体解决方案尺寸。为了实现更小的外形尺寸和更高的效率，越来越多的电源设计人员正在使用基于 GaN 的晶体管而不是基于硅的器件。

因此，作为一种材料，GaN 在许多电源应用中似乎比硅具有显着的内在优势。它不是新的，并且已经在市场上出现了很多年。然而，对于几乎所有涉及模拟世界的事物，尤其是如我所提到的，在电源方面，它似乎是一种自然的技术。那么，考虑到它的优势，为什么它没有像您预期的那样深入市场呢?GaN 现在在哪里赢得业务?

所以今天，我认为与往常一样，当您引入一项新技术时，主要是针对半导体行业，这需要时间。如果您正在寻找碳化硅渗透市场和市场，则始终需要 10 年的工作时间才能获得资格并生产该技术。而对于 GaN，情况就不一样了，因为在技术层面上管理 GaN 更容易，因为它是一种与 CMOS 兼容的技术。但是，获得资格并达到良好的成熟度总是需要时间。

因此，事实上，这需要比预期更多的时间，主要是将您的技术置于量产水平，因为对于许多提供 GaN 解决方案的代工厂来说，该案例仍处于家庭阶段。因此，这意味着我们需要对产品进行一些认证，以便为客户提供良好的成熟度。所以这需要时间。所以这就是为什么现在市场上已经失去了四到五年的宣传来解释技术的好处，解释它也是强大的技术。

所以今天，GaN 渗透到消费市场，因为它是展示 GaN 作为量产技术能力的最佳方式。而且在产品资质方面也更容易从消费市场入手。

因此，就 GaN 技术的挑战而言，您还提到了一些市场。那么GaN技术面临哪些重大挑战?例如，在 GaN 方面是否存在一些技术限制的问题?

是的。因此，GaN 技术是在与 CMOS 兼容的工艺上完成的，但您只有 NMOS 作为功能可用。所以不可能像我们在硅片上那样做一个复杂的逻辑函数。因此，这意味着使用 GaN 进行集成并不像使用硅那样容易。因此这是一个限制，因为预计 GaN 将挑战中压硅。GaN 的一个关键优势是它是一种横向器件。因此，您可以进行单片集成，将驱动器、保护以及许多功率晶体管集成在同一个芯片中。

而今天，由于我们只有 NMOS 可用，它受到了限制;我们没有 PMOS 功能。所以不可能像我们用硅做的那样制造一个完整的 CMOS 器件。

例如，GaN 主要用于电动汽车车载电源的 DC/DC 转换器，但也用于该市场的其他电源。因此，GaN 提高了效率并减小了尺寸，尤其是在 48-V 总线系统中，尤其是在汽车中越来越多地使用该系统。因此，有几个 GaN 器件概念。你能告诉我你的考虑吗?你能告诉我你的发展方向是什么吗?

事实上，您可以将 GaN 主要用于连接到电网的所有应用，例如接近 230 V 或 110 [V]。因为就 GaN 本征材料能力而言，使用 GaN 是最佳配置。但它在 DC/DC 应用的低电压下也很有趣，因此您适合 LiDAR 的汽车应用。这一切都非常有趣，但我认为它不那么有趣，因为材料的能力并不比硅好多少。您唯一可以管理并且可以拥有的是 GaN 的侧向开关功能，当您使用在高频下工作的系统时，它可以提高低压下的性能。

因此，Wise-Integration 主要专注于 650V 技术，适用于所有 AC-DC 应用和许多电源。因为我们认为这是 GaN 在系统级发挥最大优势的最佳场所。因此，对客户而言，优势也是尺寸减小、功率密度的提高以及改进的能力。所以它是一种更好的材料，因为今天，GaN 在成本方面是硅的一个很好的挑战者。在不久的将来，我们可以估计它可能会更便宜，并且随着您减少系统内的无源器件数量，增加频率，您可以想象，您可以将目标定为可以减少物料清单系统。因此，当您使用 AC-DC 转换器时，情况确实如此。