增強型氮化鎵 (GaN) 晶體管已商用五年多。市售的 GaN FET 設(shè)計為比最先進的硅基功率 MOSFET 具有更高的性能和更低的成本。這一成就標志著 60 年來第一次在性能和成本方面任何技術(shù)都可以與硅相媲美，并標志著古老但老化的功率 MOSFET 的最終取代。

在過去五年中，使用 GaN FET 的應用數(shù)量呈指數(shù)增長。它們最初旨在提高隔離式和非隔離式 DC-DC 轉(zhuǎn)換器的效率。但是，由于 GaN FET 的超快開關(guān)速度，令人驚訝的新應用已經(jīng)浮出水面。GaN 技術(shù)支持的新應用示例包括用于自動駕駛汽車的高分辨率 LiDAR、增強的人機界面、用于 4G/LTE 等無線網(wǎng)絡的 RF 包絡跟蹤、無需電源線的無線電力傳輸以及高分辨率 MRI更精確地隔離人體組織不規(guī)則性的系統(tǒng)。GaN FET 還展示了在極端輻射環(huán)境中運行的能力，這為衛(wèi)星電源系統(tǒng)開辟了許多新的可能性。

除了這些全新的應用之外，GaN 晶體管在高效 DC-DC 轉(zhuǎn)換器方面也取得了長足的進步。通常，基于 GaN FET 的系統(tǒng)的性能遠遠優(yōu)于基于硅的系統(tǒng)，其尺寸總是更小、效率更高，并且已被證明非?？煽?。 

作為GaN技術(shù)快速發(fā)展的一個例子，2014年9月，我公司推出了第一款增強型GaN集成電路。這是一個單片半橋器件系列，可進一步提高系統(tǒng)速度和功率密度。更復雜的 IC 將隨之而來。GaN 技術(shù)的開發(fā)和應用進展非常迅速，讓人想起硅基數(shù)字 IC 中的摩爾定律。

許多預測機構(gòu)，例如 IHS 和 Yole Development，都預測到 2021 年 GaN 晶體管的收入將超過 10 億美元。我們預測，在 GaN FET 首次面世時甚至還不存在的新的最終用途應用將幾乎占到 GaN 晶體管的一半。  

GaN技術(shù)正在引領(lǐng)電力電子創(chuàng)新的新紀元。與傳統(tǒng)的硅基 MOSFET 相比，GaN 晶體管更可靠、更快、更小且制造成本更低，為全新產(chǎn)品提供了新的可能性，從而改善了我們的日常生活。

氮化鎵器件可以替代硅器件嗎？

氮化鎵基功率晶體管和集成電路的最初應用是利用硅基氮化鎵晶體管具備比MOSFET快約10倍和比IGBT快100倍的優(yōu)勢，例如4G / LTE基站的射頻包絡跟蹤和面向全自動駕駛汽車、機器人、無人機和安防系統(tǒng)的激光雷達系統(tǒng)等應用，它們是發(fā)揮高速開關(guān)的氮化鎵器件的首批應用。 此后，產(chǎn)量不斷增長，目前氮化鎵功率器件的價格與具有相同導通電阻的MOSFET器件相約。 這使得傳統(tǒng)應用諸如用于數(shù)據(jù)中心和計算的48 V DC/DC轉(zhuǎn)換和多種汽車應用，可以采用基于氮化鎵器件的解決方案。

數(shù)據(jù)中心服務器

云的增長迫使數(shù)據(jù)中心相應增長，而數(shù)據(jù)中心是能源的主要消耗者。 減少功耗的一種方法是在輸入至負載點應用，去除一個功率轉(zhuǎn)換級。目前通常使用兩級轉(zhuǎn)換：從背板上的48 V轉(zhuǎn)換到配電所需的12 V，以及對數(shù)字晶片供電時，轉(zhuǎn)換至大約1 V。憑借氮化鎵器件具有快速開關(guān)、小尺寸和更高的效率的優(yōu)勢，電源設(shè)計人員現(xiàn)在能夠直接將48 V轉(zhuǎn)換為負載點所需的1 V范圍之內(nèi)，而不需要在12 V轉(zhuǎn)換。 由于支持云基礎(chǔ)架構(gòu)所需的計算能力和數(shù)據(jù)中心的迅速發(fā)展，因此，采用這種單級轉(zhuǎn)換架構(gòu)以大大節(jié)省能源的潛力龐大。

全自動駕駛車輛/擴增實境（AR）

其中讓人感到興奮并可瞥見未來的應用是全自動駕駛車輛。如果您仔細看，您會看到在車頂上安裝了用作車輛的“眼睛”的激光雷達（lidar）系統(tǒng)。lidar器件快速發(fā)射出控制光束，以及紀錄光束從一個物體上反射回來到傳感器的時間，并且可以確定這個物體的方向，從而制成在車輛四周的三維360度全景。激光光束的發(fā)射速度越快，lidar系統(tǒng)識別物體的能力或場景的分辨率將會更高。 氮化鎵技術(shù)在lidar系統(tǒng)中發(fā)揮非常重要的作用 - 與可比的硅基組件相比，氮化鎵器件以更高的速度發(fā)射激光信號。

與推出市場已經(jīng)超過70年的硅基器件相比，氮化鎵技術(shù)的發(fā)展才剛剛開始，并且在過去數(shù)年間才商用化。此外，如本文所分析，利用氮化鎵技術(shù)的高效、快速開關(guān)及小尺寸等卓越優(yōu)勢的新興應用已經(jīng)出現(xiàn)。當?shù)壖夹g(shù)的學習曲線的速率加快、它的最終用途變得更為廣泛及隨著氮化鎵技術(shù)年復一年不斷的發(fā)展和完善，它將會為整個產(chǎn)業(yè)帶來光明的前景。