观点讨论|GaN晶体管难以使用？不，产业生态已可和Si媲美
观点来源：GaN Systems公司
在数据中心、可再生能源、无线充电和汽车电子等新兴市场领域，功率系统设计一度被认为不重要，如今已成为产品开发的优先项。通过使用氮化镓（GaN）半导体，开发团队正在以更高能效、更小外形尺寸和更低系统成本为基础，实现产品差异化，已获取更大市场份额和更高的利润率，并随着功率系统的不断发展为持续成功铺平道路。
越来越多的设计人员正在利用不断扩大的GaN产业生态系统，包括互补的驱动器和控制器供应商、可调整磁性材料和特定市场的系统开发商，使得应用GaN晶体管克服最严峻功率系统挑战变得更加容易。同时，GaN供应商还提供了一系列设计工具，以降低开发GaN半导体相关的难度、成本和开发时间。许多分析家都看到，随着设计人员的不断学习及探索越来越多的组成和支持项，GaN功率器件正在成为取代传统硅MOSFET的技术选择。
引言
选择功率拓扑结构，进而选择半导体技术，是高管必须做出的最重要决定之一。这一决定在决定系统的功能和性能及终端用户体验方面发挥着重要作用。最终，电子系统乃至科技公司的成败都可能取决于这一选择。如Google在成立之初就做出了一个关键决定，使用低成本的处理器技术来加快网络搜索的速度，而不是依赖软件。这是其能够完全主导互联网搜索领域的关键因素。GaN晶体管在推进功率系统设计方面同样可以发挥重要作用，可以使工业界在如何使用、管理和节约电力方面取得重大突破。
大多数功率系统都依赖于硅MOSFET。设计人员对这些器件的特性和应用要求以及功率系统设计技术都非常了解。此外，有大量的设计顾问、组件供应商和生态系统产品的基础设施来支持硅MOSFET的使用。
批量制造使GaN器件的价格变得合理，越来越多的系统设计者承认GaN技术的价值。此外，系统设计人员正利用现有的大量知识、工具和基础设施来破解GaN太难使用的固有印象。
1.教育和培训推动GaN走向应用
自2010年首批GaN晶体管上市以来，教育和培训活动已从讨论器件物理和工艺特性等主题转向系统设计和应用。技术经理和设计团队正从各种渠道（会议、行业出版物、学术研究、参考设计）学习如何在新器件创造效率、尺寸和性能记录的同时，最好地利用GaN技术。
半导体供应商引领潮流。与硅MOSFET的前身一样，GaN供应商也在提供应用说明、参考设计和工具，并与客户设计团队和生态系统成员合作，结果是GaN供应商几乎填补了客户的知识空白。
会议聚焦GaN。长期以来，功率系统设计一直是行业会议议程的主要内容。现在由于GaN在新兴市场领域的影响，已成为专门讨论功率系统设计的应用电力电子会议（APEC）等会议的主要议题。对GaN的兴趣也推动了会议的发展，这些会议的议程更集中在GaN产品和应用上。GaN现在也是垂直市场会议的讨论重点，内容涉及电子汽车或数据中心的功率转换效率。这表明管理层和技术人员都意识到GaN可以随时解决许多功率挑战。
学术界重视GaN研究。工科生在世界各地展示他们的GaN设计能力。在中国，中国电源学会（CPSS）设计大赛吸引了来自中国一流大学的顶尖团队参加一年一度的“GaN系统杯”。在英国，研究生参加由工程和物理科学研究委员会（EPSRC）功率电子中心支持举办的“GaN系统Geoff Haynes未来电源挑战赛”，参赛作品涵盖各种学科和设计。
2.不断增长的基础设施支持不断增长的GaN的采用
刺激一项新技术获采用需要一个生态系统。GaN令人信服的使用案例推动了由许多学科和几个部分组成的支撑性基础学科的发展。第一部分包括高功率系统组件、器件封装和其他组件或材料。第二部分转化了创建功率系统所需的知识和技能，包括设计工具和参考设计。第三部分包括创建应用设计的系统开发人员。第四部分包括分销渠道，以确保有足够的供应，将设计转化为产品所需的一切。
积木式方法。Broadcom、Silicon Labs和pSemi等许多芯片制造商正在扩大GaN设计的栅驱动器、控制器和其他组件的可用性，以提供各种选择。各家公司正在利用这些基本组件，开发最佳的新设计。创造力正在蓬勃发展。设计师们正在创造功率密度、效率或有史以来最小系统的新纪录。这些设计得益于混合最佳组件的能力，从而为特定应用创造最佳设计或拓扑结构。
开发伙伴。GaN系统公司与系统设计人员合作，在不断扩大的各种市场领域实现效率最大化。在英国的工程咨询公司Ricardo，汽车电子专家正在使用GaN晶体管开发用于激光传感器和音频放大器的紧凑型设计，以及用于动力系统的48伏控制模块，以提高混合动力汽车的性能。
专业供应渠道。GaN系统公司签订了一项供应和支持协议，使航空航天/国防领域的e2v公司成为100V和650V高可靠GaN晶体管产品的全球供应商。他们将通过使用其资源和经验，将GaN器件的设计简化到对效率、尺寸和重量有严格要求的关键航空航天和国防应用中。
设计工具。提供全面的设计工具套件，使设计人员能够在设计过程中获得使用GaN半导体的好处，包括应用说明、参考设计、评估板、SPICE模型和电路仿真工具。
总结
技术管理、设计工程师已经证明了GaN技术在实现节能、最小化系统尺寸、解决系统中特定功率挑战等主要目标方面的价值。
①更高效的数据中心，能大大降低耗电量
②可负担和可扩展的可再生能源系统，可以更有效地转换和储存来自太阳能和风能等资源的电力；
③电动汽车采用更高效的动力电子设备，可以延长行驶里程。
目前，GaN全行业的生态系统可与广泛使用的硅MOSFET技术相媲美，包括越来越多的芯片供应商，可提供各种组件和系统供选择，还有开发人员、供应商和提供最新知识来源的基础设施。