甘就像一辆法拉利：“甘如何在2021年的快车道上
2020年12月18日通过杰克·赫兹2020年迎来了GaN晶体管从汽车到音频放大器的应用浪潮。我们与GaN系统首席执行官Jim Witham进行了交谈，以了解他为什么认为2021年会有更多的GaN采用。
而氮化镓（GaN）晶体管曾经是20年前大学研究项目的沉思，这些设备现在在整个行业被广泛采用，特别是在2020年。
GaN晶体管现在是硅基fet的流行替代品因为它们提供极高的电子迁移率。这也使得GaN的导通电阻更小，开关速度明显快于硅基晶体管。
GaN与Si晶体管。使用的图像由工程总承包
GaN晶体管的驱动方式与传统mosfet相同，使其易于集成到现有设计中。这也是为什么2020年是GaN市场接受度最高的一年，因为实现GaN的电源、音频放大器、数据中心和汽车系统比以往任何时候都多。
GaN功率晶体管的市场机会在2020年急剧上升GaN系统
All About Circuits有幸与GaN Systems的首席执行官Jim Witham交谈(我们在2018年也采访过他)听听他对甘未来的预测，以及为什么2021年会将这项技术进一步推向普及。
中压：甘的甜点
首先，从快速充电器到数据中心，GaN似乎已经在一些关键行业迈出了大步。虽然GaN并不是所有电源应用的解决方案，但据Witham称，它的“最佳点”在60伏到1200伏之间。
他观察到：“硅适用于低压（60伏及以下）和低功率，GaN是中压（60–1200伏）和中功率的理想材料，而SiC和IGBT则适用于高压（1200伏及以上）和高功率。”。
充电器和适配器
一个在2020年被广泛采用的市场是手机、平板电脑和手持游戏设备等应用的充电器和适配器市场。
这种需求的一个直接原因是对快速充电的广泛推动，特别是来自亚洲的制造商。更快的充电需要更高的功率水平，这通常意味着更笨重的设备。GaN以更小的充电器和更高的功率水平满足了这个市场的需求。
ON半导体的一个启用GaN的电源的框图。使用的图像由论半导体
“特别是，华为、Oppo和小米都在推动快速充电，”Witham说。GaN Systems预测，随着GaN成为行业标准，2021年其他大牌也将开始将自己的GaN充电器推向市场。
音频
在我们的谈话中，Witham讲述了他在硅放大器和GaN放大器之间“关闭声音”的经历。起初，他担心这种差异不会显著。”“伙计，这很容易[听出差别来]，”他说你闭上眼睛，你以为你在听一场现场音乐会。”
对小型、高质量、低功耗音频设备的需求日益增长，使得D类音频放大器成为设计师的最爱。依靠MOSFET输出级，D类放大器依靠这些晶体管的快速开关速度来精确地再现音频波形。
一个完整的音频放大器平台。使用的图像由GaN系统
这是GaN超过硅的另一个地方，这得益于其极高的开关速度，有时比硅基fet快1000倍。GaN系统白皮书量化这种卓越的音质结果表明，GaN基D类放大器可以产生低至0.004%的总谐波失真（THD），而硅产品的总谐波失真（THD）仅为0.015%。
Witham评论道：“我有音频公司的人告诉我，‘你已经接近完美的晶体管了，我认为我们会得到的。’”由于尺寸减小和音质优越，GaN Systems预测未来一年将有相当数量的世界知名音频品牌生产基于GaN的放大器。
数据中心
从GaN Systems的角度来看，GaN是越来越不堪重负的数据中心的必备支柱，随着越来越多的人在家工作，这些数据中心正在管理前所未有的功耗和数据密度。该公司表示，GaN晶体管可以在三个关键领域做出显著改进：
- AC-DC电源，高压进入服务器机架，必须降压以将电源分配给所有服务器
- 服务器板上的DC-DC转换器，将直流电压（无论是12伏、24伏还是48伏）转换为低芯片级电压
- 主电源断电时的备用电源
GaN Systems最近宣布了一种绝缘金属基板（IMS3）平台，将与该公司的GaN E-HEMT一起用于数据中心。使用的图像由GaN系统
实现更小、更高效的电源将使数据中心能够在机架中安装更多的服务器，从而提高每平方米的性能。
汽车
最后一个被GaN系统看好的领域是汽车行业。去年，事实上，宣布了一辆“全赣”汽车在丰田汽车展上。随着国际政府和公众对电动汽车的要求越来越高，除了先进的电池技术外，设计人员的任务是集成更小、更耗电的系统。
与硅MOSFET相比，基于GaN的技术可以使激光雷达中的激光信号以更高的速度发射。使用的图像由工程总承包
我们最近讨论过建立GaN-HEMTs通用可靠性标准的挑战而GaN系统似乎适应了验证GaN在道路上安全性的需要。今年，该公司发布了AutoQual+计划，扩展了AEC-Q的测试顺序.
在Witham眼中，2021年是“在路上看到GaN晶体管的全部”
论甘藏春的成本、设计与“绿色”价值观
根据GaN系统和其他许多半导体制造商的说法，围绕GaN的早期担忧已经不再隐约可见。
“甘省一千瓦以上的钱。随着销量的上升，成本也随之下降，”维瑟姆说。不过，除了价格，供应商还提供强大的技术文档白皮书、应用说明、参考设计等，以支持仍在适应如此快速MOSFET的设计师。
谈到设计学习曲线，威瑟姆很幽默地说，“甘有点像法拉利；你得学会开车。”
传统的高压半桥与GaN-FET半桥相比。使用的图像由Nexperia公司
GaN对Witham最令人兴奋的承诺之一是它将对环境产生长期的影响。维瑟姆在结束谈话时说：“我们正处于一场权力革命之中。我们看到这些小巧、轻便、高效的电力电子产品问世[他们会让地球变得更美好。”
GaN系统将氮化镓视为完成这项任务的基本构件。
了解其他供应商是如何炮轰甘的
虽然GaN系统是GaN晶体管技术的先驱，但其他半导体制造商也希望从中分一杯羹。看看业内其他大牌供应商是如何在赣进行巨额投资的。
