GaN 能做到的，就该它做……而且 GaN 能做的越来越多
作者：Doug Bailey – Power Integrations营销及应用工程副总裁
SiC、GaN、SJ MOSFET或IGBT？每种技术都有其适用场景，这也是为什么在Power Integrations，我们不将氮化镓视为一个市场，而是一项技术。它是我们技术工具箱中的一部分，与碳化硅及各种MOSFET技术并存。我们根据具体应用选择最合适的技术。
随着我们最近发布的具有突破性的1700 V 氮化镓器件，市场对 氮化镓地位的看法发生了重大变化。用“突破性”这个形容词是完全合理的。让我们来对比一下：1700 V比我们之前的最高电压高出450 V，比目前其他厂商的最佳产品（我们相信目前尚未量产）高出70%。大多数氮化镓厂商在突破750 V的瓶颈上仍面临困难。我们推出了一款InnoMux™-2反激式电源转换IC，其额定电压为1700 V，因此可以轻松应对1000 VDC轨应用。它现已可下单，批量供货时间为16周，样品可直接从库存中获取。
这对行业以及“GaN vs SiC，哪种电源IC技术更优”这一讨论意味着什么？
简而言之，我们相信 氮化镓很快将能够覆盖从10瓦级到数十万瓦的所有应用领域。
让我们细分一下。氮化镓在30 W到240 W的低功率充电器市场占据了主导地位。这是因为与超结MOSFET相比，氮化镓的效率要高得多，其开关损耗几乎可以忽略，且具有非常低的比RDSON。因此，可以实现更高的功率密度，器件可以更小或更强大，同时热管理难度也大幅降低。虽然MOSFET目前仍比GaN HEMT更便宜，但需要高级谐振拓扑和散热片的需求使其在系统层面成本效益不如氮化镓。随着规模效应的显现和产能的提升，氮化镓的优势只会越来越大。唯一可能在非常低功率（例如低于20 W）应用中偏向MOSFET的原因，是氮化镓在低功率水平下的芯片尺寸过小，难以处理。
在500 W、1,000 W到10,000 W的功率范围内，氮化镓也在逐渐胜出。我们正在谈论的应用包括冰箱、电动车充电器、洗衣机和其他白色家电、暖通空调压缩机、太阳能、部分汽车功能（如车载充电器和铅酸电池替代电路）以及服务器电源。这些应用正在从MOSFET过渡。一些已经转向碳化硅，但由于碳化硅和氮化镓的效率相当，为什么氮化镓在这里更占优？答案很简单：成本。碳化硅需要高温工艺，这需要大量的能量。而氮化镓则不需要。氮化镓器件的生产成本本质上与硅器件相当，甚至可以在相同的生产线上生产，只需少量改动。
越来越多1,000 W到10,000 W的应用——以往属于MOSFET和碳化硅的领域——将由氮化镓取代，这还不会止步于此。目前，氮化镓的功率范围上限约为7,000 W到10,000 W。这稍微低于电动车逆变器市场的需求——这是单一最大的电源芯片应用市场——但要达到几十万瓦的EV功率水平，仅需一个十倍的提升。而在高科技领域，实现这一点只是几年时间的问题。没有实质性的限制，也没有物理上的障碍……需要的不是发明或灵感，而是开发。
在规模更大的应用领域——多兆瓦风力涡轮机和吉瓦级高压直流输电装置——IGBTs已建立起地位且相对便宜。因此，碳化硅似乎将被压缩到市场上较小的一部分，其需求在于垂直技术所能提供的更高电流。
最后一点，当任何新技术出现或取得重大进展时，第一步通常是直接替换旧技术。但随后，一些聪明的人会提出：“这很好，但新技术允许我们彻底重新思考设计——提出一种全新的概念，使新技术能够得到最佳利用，而不是沿用旧技术的需求。”我们正在微电子、封装、系统和算法层面不断创新，开发应用特定的电源产品，以在效率、成本效益和元件数量方面推进新领域，并为新市场开创新理念。
