GaN（氮化鎵）技術(shù)嶄露頭角

9月12日第十二屆電源技術(shù)研討會北京站召開，TOP-10電源產(chǎn)品獎頒獎，為21IC和今日電子一年一度的電源季畫上了圓滿的句號。和以往相比，今年GaN（氮化鎵）技術(shù)受關(guān)注的程度顯著提高，在研討會、頒獎禮和廠商交流中被多次提及。如果還沒聽說過GaN，那你可就OUT了！

GaN具有寬帶隙、原子鍵強(qiáng)、熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好和抗輻照能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，幾乎每個月都有新產(chǎn)品推出。
 
早在2010年GaN功率半導(dǎo)體市場規(guī)模近乎為零時，iSuppli就大膽預(yù)測這一市場將在今年猛增至1.8億美元。當(dāng)時，GaN還處在研究室評測階段，商用的企業(yè)僅有國際整流器公司（IR）和宜普公司（EPC）。短短三年間，各大廠商紛紛宣布投入GaN的研發(fā)，市場規(guī)?？焖贁U(kuò)大。因具有低的熱產(chǎn)生率和高的擊穿電場，GaN成為了開發(fā)高溫大功率電子器件和高頻微波器件的重要材料?；贕aN材料已經(jīng)開發(fā)出了金屬場效應(yīng)晶體管（MESFET）、異質(zhì)結(jié)場效應(yīng)晶體管(HFET)、調(diào)制摻雜場效應(yīng)晶體管（MODFET）等新型器件。GaN功率器件與基于硅(Si)的功率MOSFET相比，具有導(dǎo)通電阻較低等優(yōu)點(diǎn)，可提高電源電路的轉(zhuǎn)換效率。GaN同時也是一種理想的短波長發(fā)光器件材料，GaN及其合金的帶隙復(fù)蓋了從紅色到紫外的光譜范圍。

作為最早將GaN推向市場的公司之一，IR認(rèn)為，GaN功率器件最終將于大多數(shù)應(yīng)用取代硅功率器件，也將用于一些目前尚未能通過硅器件來實(shí)現(xiàn)的新型應(yīng)用。GaN功率器件的目標(biāo)功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用包括AC/DC轉(zhuǎn)換器、DC/DC轉(zhuǎn)換器、電機(jī)驅(qū)動器、D類音頻和照明系統(tǒng)。IR高產(chǎn)量的150mm硅基氮化鎵（GaN-on-Si）晶圓以及相關(guān)的器件制造工藝，能夠與其現(xiàn)有的硅制造設(shè)施完全匹配。

安森美半導(dǎo)體（ON Semiconductor）的GaN技術(shù)研究已持之多年，如今正在其比利時Oudenaarde生產(chǎn)廠建設(shè)GaN工藝線。ON Semiconductor已經(jīng)加入了領(lǐng)先納米電子研究中心imec的多合作伙伴業(yè)界研究及開發(fā)項(xiàng)目，該項(xiàng)目著重于開發(fā)200mm晶圓上的硅基氮化鎵技術(shù)，及降低氮化鎵器件成本和提升性能。

宜普公司（EPC）的無線電源傳送開發(fā)板EPC9005獲得了第十一屆年度TOP-10電源產(chǎn)品獎優(yōu)化開發(fā)獎。這款開發(fā)板最大輸出電流7A的半橋電路設(shè)計(jì)，內(nèi)含兩個EPC2014（40V）氮化鎵場效應(yīng)晶體管，并采用德州儀器公司專為氮化鎵器件而優(yōu)化的柵極驅(qū)動器（LM5113）。EPC在其出版物《氮化鎵晶體管——高效功率轉(zhuǎn)換器件》中指出，在未來的十年內(nèi)，本著氮化鎵器件在性能和成本方面的巨大優(yōu)勢，它很可能成為主導(dǎo)。

GaN是與SiC（碳化硅）類似的寬帶隙材料，但被認(rèn)為成本下降的空間更大。SiC肖特基二極管已存在十多年，最近幾年SiC金氧半場效晶體管、結(jié)晶性場效應(yīng)晶體管和雙極型晶體管相繼出現(xiàn)。和慢熱的SiC相比，GaN被市場接受和全面開始商用來的更快。Intersil認(rèn)為SiC和GaN器件的應(yīng)用對電源管理領(lǐng)域帶來的影響將是革命性的。電源產(chǎn)品的效率，功率密度和性能將會顯著提高，昂貴的能源之星金牌與白金標(biāo)準(zhǔn)有望被強(qiáng)制執(zhí)行，新一輪的產(chǎn)品升級浪潮將給電源管理行業(yè)帶來蓬勃生機(jī)。

據(jù)iSuppli預(yù)測，GaN上硅設(shè)備與基于傳統(tǒng)硅材料的MOSFET、IGBT或整流器將在2019年實(shí)現(xiàn)平價和同等性能，至2022年GaN功率市場銷售額將超過10億美元大關(guān)。

業(yè)界對GaN技術(shù)信心滿滿，越來越多公司已宣布加入到GaN器件研發(fā)的行列，如果你還不了解GaN，趕快行動起來吧！