經過了多年的探索和研究之后，氮化鎵（GaN）等寬禁帶材料終于進入了大爆發前的最后沖刺階段。面對這個十億美元級別的市場，國內外廠商正在摩拳擦掌，紛紛推出新品，以求在這個市場與競爭對手一決高下。全球功率半導體供應商英飛凌也在近日宣布了他們在GaN方面的最新進展。

未來幾年GaN市場的營收預測

按照英飛凌大中華區副總裁電源管理及多元化市場事業部負責人潘大偉的說法，他們推出的GaN增強模式高電子遷移率晶體管（ E-HEMT ）產品系列CoolGaN?非常適合高壓下運行更高頻率的開關，可以將整個系統的成本降低，可以做到更輕薄設計、功率密度擴展，使轉換效率大大地提高。而一貫以來在電源產品方面的積累是英飛凌在GaN市場繼續開拓的有力支柱。

英飛凌大中華區副總裁電源管理及多元化市場事業部負責人潘大偉

潘大偉表示，作為英飛凌四大業務之一的電源管理及多元化市場（簡稱PMM）是公司第二大的營收來源，這部分2017年的營收了公司當年總收入31%，僅次于汽車電子業務。具體下來，PMM的產品專注于三大領域，分別是射頻、電源和傳感器，其中電源產品的營收占比高達75%。這幫助他們的功率半導體業務走上了全球領先的位置。

以分立式功率MOSFET為例，英飛凌2017年在占了市場整體份額的26.3%，遙遙領先于第二名。

英飛凌PMM業務的市場表現

在硅市場取得出色成績的英飛凌正在加快他們在寬禁帶半導體市場的步伐。從潘大偉的極少中我們得知，英飛凌是市場上唯一一家能提供涵蓋硅（Si）、碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等材料的全系列功率產品的公司。

英飛凌是唯一一家掌握所有高壓電源技術的企業

作為寬禁帶半導體材料（WBG）的代表，氮化鎵擁有平面型的結構，與傳統硅材料的垂直型的結構有木箱的不同；同時，硅的帶隙是1.1電子伏特，氮化鎵是3.4電子伏特，這就使得氮化鎵GaN能夠讓器件在更高的電壓、頻率和溫度下運行。這種材料的器件在上世紀60年代就被應用于LED產品中。直到最近才被電源類產品市場慢慢開始接受。

英飛凌科技奧地利股份有限公司電源管理與多元化事業部資深市場營銷經理鄧巍

英飛凌科技奧地利股份有限公司電源管理與多元化事業部資深市場營銷經理鄧巍告訴記者：“氮化鎵主要定位成高功率、高電壓的一些應用 ，比如從600V一直到3.3kv是氮化硅類比較合適應用的一些應用場景。氮化鎵定位中央的低壓產品，大概是100-600V左右。氮化鎵的產品還有一個特性是能夠在高頻下無損耗地進行開關，比如說在特定地為氮化鎵所采用的高頻下的應用。”

英飛凌對不同材料器件的定位

最近推出的-600V CoolGaN 技術和Eice DRIVER 驅動芯片則是英飛凌針對GaN市場推出的新產品。

英飛凌氮化鎵的優勢

在問到英飛凌氮化鎵產品的優勢時，鄧巍表示，這首先體現在其GaN制造商擁有完整的價值鏈。英飛凌擁有自主的研發能力，能夠覆蓋從前端到后端的自主研發，能夠把整個氮化鎵產業鏈在自己的工廠里面完成。“我們有自己的IP、研發、生產基地，和深入的投入，我們的目標是短期和遠期的穩定性，這是對于一個全新的產品非常重要”，潘大偉強調。

英飛凌CoolGaN制造的價值鏈

其次，深厚的技術積累。

一方面，英飛凌擁有獨一無二的常閉式概念解決方案，是獲得最長使用壽命的理想之選；

鄧巍告訴記者，P型氮化鎵電阻柵，柵極電壓超出正向電壓時空穴注入。作為第三代半導體器件，如果不在柵極做任何的電壓動作的話，它中間有一個二維電子器的層，中間會有電子在中間流動。作為一個常開型器件，很難被客戶所應用和接受，因為大家無論是在硅，還是其他器件上，已經熟悉了常關型的理念。所以，英飛凌非常了解這個狀況，并在技術細節和工藝上做了一些改動，在柵極加了P-，做出了一個市場比較容易理解的常關型器件。把P-引入之后，還能把表面的電子中和掉，這樣可以從技術的根本來解決棘手的動態RDS(ON)問題，這也是為什么英飛凌可以在工藝領域領先的原因。這個結構只有英飛凌和松下可以用。鄧巍強調。

英飛凌獨有的常閉式概念解決方案

另一方面，采用貼片式(SMD)封裝發揮GaN的最大效率。據介紹，貼片式封裝的最大優勢在于進深參數比較小，可以最大效率地發揮氮化鎵的功能。

“我們引入的都是SMD的封裝，區別在于熱性能不同，頂部散熱的話，它的熱性能更好，當然它的體積更大。英飛凌可以根據不同的客戶、不同的需求提供不同的產品給他們，有的客戶要求散熱性能更好，有的客戶要求體積更小，我們分別提供不同封裝的產品。”鄧巍告訴半導體行業觀察的記者。

其次，英飛凌有豐富的解決方案。

現在市場上GaN方案主要分成三種方式，分別是：分立式+外部驅動器；多片集成，開關和驅動雖然是不同的襯底，但是封裝在同一個殼子里；單片集成，氮化鎵的開關、驅動、其他器件作為同襯底的一個解決方案。

“現在市場上有不同的一些公司在著重不同的解決方案。關于成熟度來說，分立式器件是現在目前最成熟的一種解決方案。但是漸漸地，氮化鎵可以在多片集成和單片集成中也體現出優勢。而英飛凌的著重點是所有領域，因為英飛凌在氮化鎵領域有一個很大的企圖心，希望在所有領域都有所成長和貢獻。”鄧巍補充說。

英飛凌提供的完整的GaN解決方案

這也是英飛凌在推出GaN器件的同時推出Eice DRIVER 驅動芯片的原因。在鄧巍看來，并不是所有的客戶都有很好的研發能力來驅動氮化鎵的產品，驅動不好就代表它的優勢不能最大化。因此英飛凌自主研發了氮化鎵的三款不同的驅動器，提供最佳穩健性。聯合氮化鎵的開關共同使用，能提供最好的效率和最小的研發投入。

在問到如定位硅、碳化硅和氮化鎵的市場的時候。鄧巍告訴半導體行業觀察的記者：“目前，硅是主流，氮化鎵和碳化硅是作為一種補充的方案， 在硅達不到的性能和指標的情況下，氮化鎵和碳化硅開始發揮作用”，“這個材料有一個很大的特點，那就是高效能、高頻率，在那些硅不能滿足需求的應用，氮化鎵可以去覆蓋。未來硅和GaN的市場會同時發展”，潘大偉補充說。