氮化镓芯片应用前景如何

随着半导体化合物持续发展，相较第一代硅基半导体和第二代砷化镓等半导体，第三代半导体具有高击穿电场、高热导率、高电子迁移率、高工作温度等优点。以SiC和GaN为代表物质制作的器件具有更大的输出功率和更好的频率特性。

氮化镓的能隙很宽，为3.4电子伏特，可以用在高功率、高速的光电元件中，例如氮化镓可以用在紫光的激光二极管，可以在不使用非线性半导体泵浦固体激光器（Diode-pumped solid-state laser）的条件下，产生紫光（405nm）激光。

先用一张图代表三代半导体的材料特性及其为功率器件和系统带来的影响：

让我们一起看看氮化镓特性

1.击穿电压：材料本身耐压高，但目前较成熟的Si基GaN器件耐压普遍在650V以内，决定了短时间内应用于低功率领域，除非技术突破。

2.GAN最拿得出手的优点是极高的开关频率

GaN可处理更高频率和更高的功率，与硅器件相比，它可以在尺寸和能耗减半的条件下输送同等的功率，因此提高了功率密度，有助于设计人员在不增大设计空间的同时满足更高的功率要求。

更高的频率交换意味着GaN可以一次转换更大范围的功率，减少复杂设计中的功率转换。由于每次功率转换都会产生新的能耗，这对于很多高压应用是一个明显的优势。基于GaN的全新电源和转换系统功率损耗更低，产生的热量也更少。由于高温会提高运行成本、干扰网络信号并诱发设备故障，这些特性便显得尤为重要。

氮化镓和碳化硅作为第三代半导体材料整体发展较晚，渗透率较低。数据显示氮化镓目前半导体材料渗透率仅在0.2%左右，可发展规模较大。目前氮化镓受限单晶炉产量较低影响，成本远高于硅基和碳化硅，但硅基和碳化硅基为衬底的氮化镓射频和功率器件成本相对光电器件较低，是目前渗透率提高的主流方向。

GaN的进化仍远未结束。未来，GaN将继续扩展至消费者电子产品等领域，打造更薄的平板显示器，并减少可充电设备的能源浪费。可以这样讲，如果你只是需要3%或4%的能效提升，可以利用其它很多方法实现，但是，如果你希望功率密度翻番，那么GaN则是你的优先选择。

本文整理自是说芯语、汽车功率电子、华经情报网