導(dǎo)讀：在全球追求產(chǎn)品效能的大背景下，傳統(tǒng)硅功率半導(dǎo)體，正逐漸面臨發(fā)展瓶頸，而具有比硅更低導(dǎo)通電阻及更高切換速度的氮化鎵近幾年成為眾所矚目的焦點。電源領(lǐng)域是目前氮化鎵功率器件最大的應(yīng)用市場，電源管理市場將迎來大變革時代。

氮化鎵功率器件市場

相比于傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料，氮化鎵（GaN）作為第三代半導(dǎo)體材料，具有寬帶隙、直接帶隙、高電子漂移速度、高熱導(dǎo)率、耐高電壓、耐高溫、抗腐蝕、抗輻射等突出優(yōu)點，在制作高溫、大功率、高頻和抗輻照電子器件方面具有得天獨厚的優(yōu)勢。

和巨大的硅基半導(dǎo)體市場（2017年預(yù)計將突破4000億美元大關(guān)）對比，氮化鎵功率器件市場顯得很小。

2011年氮化鎵功率元件，全球市場只有原國際整流器公司（IR）（現(xiàn)已被Infineon 收購）與宜普電源轉(zhuǎn)換（EPC）兩家產(chǎn)品在售，應(yīng)用市場主要在通訊和消費市場如服務(wù)器、交換機等，產(chǎn)值不到250萬美元。而2015-2016年，氮化鎵（GaN）功率器件市場一直保持增長勢頭，到2016年時，終端用戶不僅可以從宜普電源轉(zhuǎn)換公司購買到低壓（小于200V）氮化鎵器件，也可以從Transphorm、GaN Systems和Panasonic等公司購買到高壓（600V / 650V）氮化鎵器件。

根據(jù)分析機構(gòu)調(diào)研數(shù)據(jù)，2015年，氮化鎵功率器件市場低于1000萬美元，預(yù)計氮化鎵功率器件市場將在2021年達到3億美元，2016-2021年的復(fù)合年增長率為86%。

氮化鎵功率器件優(yōu)勢

氮化鎵功率器件在性能、效率、能耗、尺寸等多方面比市場主流的硅功率器件均有顯著數(shù)量級的提升。例如，相比主流的硅基MOSFET、IGBT，氮化鎵功率器件的開關(guān)頻率可以高出1000倍；能量損耗可以降低50%-90%；每瓦尺寸和重量降至原先的1/4，系統(tǒng)成本可以大幅降低。

氮化鎵功率器件的應(yīng)用分為兩大塊，一是通訊微波的功率放大，二是電源管理，而且電源管理市場相當(dāng)龐大，小從LED燈泡內(nèi)的電源模塊，大到手機、筆記本電腦、家電甚至電動車的電源。

電源領(lǐng)域也是目前最大的應(yīng)用市場，高壓和低壓氮化鎵功率器件為交流-直流（AC-DC）、隔離型直流（isolated DC-DC）、負載點（point of load）功能帶來附加值。

對于低壓氮化鎵功率器件，市場也相當(dāng)有前途：隨著不同的無線充電標(biāo)準發(fā)展，如Qi和AirFuel，氮化鎵電源多模器件可以方便地為系統(tǒng)集成商所用。

氮化鎵功率IC脫穎而出

氮化鎵功率器件市場即將成為一個快速增長的領(lǐng)域，越來越多的廠商正在進入或考慮進入該市場。其中包括類似Navitas Semiconductors的初創(chuàng)公司，也包括成熟的半導(dǎo)體廠商，如On Semiconductors、Dialog Semiconductors、Alpha和Omega等。

氮化鎵功率器件可以實現(xiàn)比硅快100倍的開關(guān)速度。但驅(qū)動，控制和保護這樣的高速器件已成為行業(yè)的挑戰(zhàn)從而使其應(yīng)用受到限制。Navitas通過將這些關(guān)鍵的數(shù)字和模擬電路與氮化鎵功率器件單片集成，這些系統(tǒng)問題已被解除。

Navitas 推出氮化鎵功率IC NV6250，它具有iDrive驅(qū)動技術(shù)，保證了在各種應(yīng)用情況下開關(guān)性能得到優(yōu)化。一個工作頻率提高10-100倍，效率同時提升的電源系統(tǒng)可以將功率密度提高5倍和將系統(tǒng)成本降低20％。

NV6250適合用于20W至30W的智能手機快速充電器，平板電腦，IoT，可穿戴設(shè)備等的外部適配器。Navitas還計劃推出65W ACF 半橋氮化鎵IC，可用在200WLLC拓撲中。除此之外，Navitas的這項技術(shù)還可以用在筆記本充電器，OLED電視， LED照明，太陽能逆變器，無線充電設(shè)備和數(shù)據(jù)中心，電動汽車電源上。

近年來，手機快充技術(shù)不斷發(fā)展，已成為智能手機標(biāo)配，而促進其普及的重要推手也是氮化鎵功率器件。

為了縮短電池充電時間，縮小快充裝置，充電器制造商必須改用氮化鎵功率器件來實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計。Dialog與臺積電合作，利用臺積電標(biāo)準化的650V硅上氮化鎵（GaN-On-Silicon）制程技術(shù)，針對消費性市場推出可大規(guī)模量產(chǎn)的解決方案。

Dialog推出氮化鎵功率IC DA8801，它結(jié)合Dialog的專利數(shù)位快速充電（Rapid Charge）電源轉(zhuǎn)換控制器，能實現(xiàn)更佳效率、更小體積、更高功率密度的轉(zhuǎn)接器。Dialog的氮化鎵解決方案初期將瞄準智慧型手機及運算裝置的快速充電轉(zhuǎn)接器市場，目前Dialog的電源轉(zhuǎn)換控制器在這個市場的市占率已有七成以上。

Dialog的DA8801半橋式設(shè)計整合了多建構(gòu)區(qū)塊，例如閘驅(qū)動及位準轉(zhuǎn)換電路，以及650V電源開關(guān)，能提供最佳化解決方案，能使電源損失降低至50%，電源效率達94%。此產(chǎn)品能無縫實現(xiàn)氮化鎵技術(shù)，不需復(fù)雜電路來驅(qū)動離散式氮化鎵電源開關(guān)。 此一新技術(shù)也能讓功率電子產(chǎn)品的尺寸縮減達50%，今日常見的45瓦轉(zhuǎn)接器設(shè)計便可裝進25瓦或更小的外型，創(chuàng)造出真正通用的行動裝置充電器。

小結(jié)：氮化鎵技術(shù)能帶來全世界最快速的電晶體，是高頻及超高效率電源轉(zhuǎn)換的核心，隨著氮化鎵技術(shù)不斷突破，電源產(chǎn)業(yè)將迎來技術(shù)的大革命。