氮化鎵提高了功率轉(zhuǎn)換級(jí)的效率。GaN 很有吸引力，因?yàn)樗裙杈哂懈叩哪苄?、更小的尺寸、更輕的重量和更便宜的總成本。在劍橋 GaN 器件業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)副總裁 Andrea Bricconi 的討論中，我們將分析這個(gè)寬帶隙生態(tài)系統(tǒng)的最新技術(shù)，這些技術(shù)將推動(dòng)下一步的改進(jìn)。

今天的主題是氮化鎵，或 GaN，GaN 晶體管。GaN是一種寬帶隙半導(dǎo)體。它在多種電力電子應(yīng)用中不斷增長(zhǎng)。這是由于這種材料的特殊性能，在功率密度、耐高溫和在高開(kāi)關(guān)頻率下工作方面優(yōu)于硅。GaN 極大地提高了功率轉(zhuǎn)換級(jí)的效率，在生產(chǎn)高效電壓轉(zhuǎn)換器時(shí)可作為硅的寶貴替代品。與硅相比，GaN 提供了重要的改進(jìn)，例如更高的能效、更小的尺寸、更輕的重量和更低的總體成本。

在劍橋 GaN 器件業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁 Andrea Bricconi 的討論中，我們將分析這個(gè)寬帶隙生態(tài)系統(tǒng)的最新技術(shù)，這些技術(shù)將推動(dòng)下一步的改進(jìn)。該公司正在使用其專有的 IC-GaN 技術(shù)開(kāi)發(fā)一系列基于 GaN 的節(jié)能功率器件，這些器件將部署在消費(fèi)類、開(kāi)關(guān)電源、照明、數(shù)據(jù)中心和汽車等關(guān)鍵市場(chǎng)領(lǐng)域。

那么，為什么是氮化鎵?作為一種材料，對(duì)于許多應(yīng)用，對(duì)于許多市場(chǎng)而言，GaN 似乎比硅具有顯著的內(nèi)在優(yōu)勢(shì)。GaN 在哪些應(yīng)用領(lǐng)域取得了顯著的市場(chǎng)滲透?GaN、氮化鎵現(xiàn)在正在出現(xiàn)哪些應(yīng)用?

為什么選擇 GaN?好吧，我可以問(wèn)為什么不呢?我的意思是，這是當(dāng)今最令人興奮的材料。它擁有一切可以幫助電子設(shè)備朝著高效率邁出一大步，并且在經(jīng)過(guò)多年的承諾和挫折之后，它終于可用并成熟了。

我會(huì)說(shuō)，在氮化鎵領(lǐng)域工作真的很有趣，你會(huì)覺(jué)得自己正處于某種特殊的中間，這種情況幾十年才發(fā)生一次。

市場(chǎng)正在蓬勃發(fā)展，從低功率 AC/DC 應(yīng)用開(kāi)始，例如移動(dòng)充電器、適配器以及所有用于消費(fèi)類應(yīng)用的開(kāi)關(guān)模式電源。同時(shí)，我們看到，經(jīng)過(guò)多年的初步活動(dòng)，現(xiàn)在服務(wù)器電源也具有良好的吸引力，這是由于需要提供最高效率并遵守更嚴(yán)格的法規(guī)。除了在低壓領(lǐng)域，假設(shè)低于 300 伏，氮化鎵正在幫助減少許多應(yīng)用中的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的外形尺寸，例如機(jī)器人、無(wú)人機(jī)、電信(準(zhǔn)確地說(shuō)，電信是指磚轉(zhuǎn)換器) . 因此，在真正需要更小尺寸和重量的地方，氮化鎵正在進(jìn)入市場(chǎng)并逐漸取代傳統(tǒng)的硅解決方案。

當(dāng)然，談到新興應(yīng)用，GaN 在硅無(wú)法應(yīng)對(duì)的領(lǐng)域也有很大的吸引力。同樣，如果您考慮無(wú)線充電，那么停留在低壓領(lǐng)域，這是一個(gè)很好的例子。特別是對(duì)于 E 類，工作頻率為 6.78 MHz，或兩倍，GaN 的效率優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。對(duì)于那些必須在幾納秒內(nèi)切換大量電流的應(yīng)用，例如用于自動(dòng)駕駛的激光雷達(dá)，根本沒(méi)有 GaN 的有效替代品。

所以我想說(shuō)，總的來(lái)說(shuō)，由于便攜性等特定市場(chǎng)趨勢(shì)或國(guó)際法規(guī)的驅(qū)動(dòng)，所有以減小尺寸和重量為目標(biāo)的應(yīng)用，GaN 確實(shí)變得突出。

在便攜性方面，如果您考慮最終用戶，我是指像您或我這樣的人，我們希望攜帶盡可能輕但功能強(qiáng)大的移動(dòng)充電器，以便能夠同時(shí)為許多設(shè)備充電。當(dāng)然，還可以實(shí)現(xiàn)快速充電。當(dāng)然，你可以從帶有硅的充電器中擠出更多的電量，但它會(huì)很笨重。如果您想實(shí)現(xiàn)非常高的功率密度和非常高的功率能力，以及非常小的外形尺寸，GaN 是您的最佳選擇。

另一方面，關(guān)于數(shù)據(jù)中心，因?yàn)槲覀冋務(wù)摰氖菄?guó)際法規(guī)，以及總體上最好的能源利用，我的意思是，數(shù)據(jù)中心的電力消耗目標(biāo)是到本世紀(jì)末翻一番，實(shí)現(xiàn)一些目標(biāo)比如800太瓦的功率。我們需要充分利用這些能源，而 GaN 肯定會(huì)通過(guò)將效率提高到最高水平來(lái)減少能源的浪費(fèi)。