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各個領(lǐng)域現(xiàn)如今都是在追求“高效率”“能耗等級”，開關(guān)電源，功率有關(guān)的運用上，更高的效率，實際意味著更高的功率密度：包含追求容積更小的解決方法，并保證需要的功率級;包含大數(shù)據(jù)中心，純電動車等許多行業(yè)，都是有那樣的需求。此外開關(guān)電源智能管理系統(tǒng)針對完成更高的效率，減少成本費用也是有價值的。

這種需求也推動了半導體器件的提升，因此這幾年大家見到本來流行基于硅的半導體功率器件因受制于髙壓，當今領(lǐng)域正轉(zhuǎn)為更高電源開關(guān)頻率，降到最低開關(guān)損耗的的計劃方案，例如根據(jù)GaN氮化鎵的功率器件——完成總體AC/DC變換高效率達到大概98%。

Yole Developpement2021年公布的GaN Power2021匯報預期，到2026年GaN功率器件市場經(jīng)營規(guī)模預估會到11億美金。因此這2年活躍于市場的GaN功率器件與更詳細的解決方法五花八門。在其中，較為具備象征性的是2021年英飛凌公布的Cool GaN IPS產(chǎn)品：也就是集成driver和GaN HEMT晶體三極管的整合商品。

為什么會說Cool GaN IPS有代表性，關(guān)鍵是由于其技術(shù)性特點，覆蓋應用領(lǐng)域，與當今GaN功率器件市場的發(fā)展趨勢非常切合。通過這款商品，及其Yole與其它剖析公司的預期數(shù)據(jù)信息，大家一起來看看GaN功率市場當今的發(fā)展趨勢現(xiàn)況：這類稱之為第三代半導體材料的一個主要構(gòu)成部分，功率器件將來的市場市場前景比大家預期中更強。

功率器件市場發(fā)展趨勢：消費電子產(chǎn)品和快速充電變成較大推動力

Yole預期2026年的GaN功率市場經(jīng)營規(guī)模為11億美金。大家找2個統(tǒng)計分析組織的參照：Yole這一數(shù)量級的數(shù)據(jù)信息預期和Markets And Markets的數(shù)據(jù)信息略微差別。后面一種前2年的匯報預期2023年，GaN功率器件市場經(jīng)營規(guī)模就能做到18.9億美金。也有一家做過該類市場統(tǒng)計分析的，Allied Market Research數(shù)據(jù)信息談及2027年GaN功率器件市場經(jīng)營規(guī)模到2027年預估是12.45億美金。

三家組織的統(tǒng)計分析范疇可能是存有不同的，但是整體上針對GaN功率器件市場的升高速率預期較為相近。文中大家關(guān)鍵參照Yole的數(shù)據(jù)信息。最先來談一談GaN功率器件不一樣應用市場的未來發(fā)展狀況。

2020-2026，功率器件市場的主力軍運用方位預估都將是消費應用：2026年消費應用會占據(jù)全部GaN功率器件市場的大概61%——2020年功率器件市場經(jīng)營規(guī)模是2870萬美金，2026年則將大幅度擴大至6.72億美金，CAGR69%。從OPPO比較早為其手機配置65W功率的氮化鎵充電頭逐漸，上年眾多手機上OEM工廠和設(shè)備經(jīng)銷商都逐漸給予氮化鎵快速充電解決方法。

Yole在匯報中提及上年功率GaN功率器件市場容積是翻番的，這主要歸功于快速充電運用的滲入，并且這類市場發(fā)展趨勢會在零配件市場上持續(xù)——尤其是在蘋果，小米手機，三星等廠家對其旗艦機商品不會再選用任意附送的充電頭解決方法之后。

除開消費電子產(chǎn)品市場外，此外2個較為關(guān)鍵的市場推動力是中國電信與數(shù)據(jù)通信(telecom&datacom)和車輛(automotive&mobility)市場——也是將來市場起量的關(guān)鍵構(gòu)成部分。車輛市場的增加量在這里6年里將完成CAGR185%的提高，2026年的GaN功率器件市場經(jīng)營規(guī)模預期1.55億美金。

而在電信網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信市場，對GaN功率器件的運用會比消費市場更早一些，由于該市場現(xiàn)階段針對耗能，有更高效，規(guī)格更小的要求。依據(jù)英飛凌表露，英飛凌CoolGaN早已在2017年在通訊電源和服務器電源上大批量出貨。因此，GaN功率器件市場在2020-2026年CAGR會到71%，預期6年內(nèi)的市場經(jīng)營規(guī)?？沙?.23億美金。

技術(shù)性發(fā)展趨勢：GaN-on-Sie-mode

Yole匯總功率GaN功率器件市場的技術(shù)性發(fā)展趨勢，在其中較為關(guān)鍵的一點是以發(fā)展的快速充電市場為總體目標，大量的市場參加者會流入到GaN-on-Sie-mode(加強型)技術(shù)領(lǐng)域——這一服務平臺將來兩年里會不斷擴充，盡管更高wafer規(guī)格的外延性生長發(fā)育是有挑戰(zhàn)性的。

這張圖是有關(guān)GaN-on-Si專利公布總數(shù)這么多年的發(fā)展趨向——但是方位包括了光學，功率，頻射，傳感器等，在其中翠綠色的是大家此次關(guān)心的功率器件一部分。其總體新趨勢行情都是在往上的。

英飛凌CoolGaN IPS中的CoolGaN HEMT元器件便是GaN-on-Si加工工藝，且以e-mode構(gòu)造在自動控制系統(tǒng)成本費的情形下完成較高的效率。英飛凌先前表明，這類e-mode(enhancementmode)給予電源開關(guān)速率的同時，可以得到更快的IC集成性。

GaN HEMT的晶體三極管層外延性生長發(fā)育在硅基上，包含GaN功率器件，Al GaN和p型夾雜GaN再做堆積，是為GaN-on-Si。HEMT CoolGaN晶體三極管構(gòu)造如上圖所述所顯示。根據(jù)GaN-on-Si的HEMT功率器件可以給予較為優(yōu)異的FOM(品質(zhì)因素)。值得一提的是，英飛凌表明，GaN晶體三極管的源極與柵壓中間的的本質(zhì)二極管的存有，清除了反向恢復正電荷，針對硬開關(guān)電源電路半橋解決方法，兼容GaN技術(shù);例如跑在無間斷電流量方式下的PFC(功率因素校準)電源電路，可得到較高的高效率。

因此有關(guān)于e-mode——加強型元器件，也是如今的一個網(wǎng)絡(luò)熱點。GaN功率器件在系統(tǒng)軟件中沒有信號的情形下，導通溝道為“normally-on”即d-mode HEMT，而normally-off方式的為e-mode。針對d-mode晶體三極管來講有多種技術(shù)完成normally-off關(guān)閉情況，例如凹形槽柵(recessed-gate)技術(shù);或是可以加個低電壓共源共柵電源開關(guān)晶體三極管(Cascode級聯(lián)技術(shù)性)，維持斷面的normally-off態(tài)等。這種辦法會直接影響到功率器件工作中時的可靠性，特性，對比真真正正的e-mode晶體三極管會出現(xiàn)一些難題。

也有一種方式，也就是前邊看到的p-gate構(gòu)造技術(shù)性，以氮化鎵夾雜運用于柵壓，電源開關(guān)即默認設(shè)置處于normally-off方式。這類辦法盡管也出現(xiàn)一些技術(shù)性探索和難題，但優(yōu)點取決于更高的可靠性，并且不用穩(wěn)壓二極管來維護柵壓;此外p-gate隨溫度轉(zhuǎn)變給予更快的動態(tài)性RDSon。

因此從總體上看來，Cool GaN IPS全是非常切合GaN功率器件市場與工藝的發(fā)展趨勢方位的商品。

將來與長期市場未來展望

返回GaN功率器件市場的發(fā)展趨勢。長期看來，GaN功率器件市場的穩(wěn)定性，成本效益將來針對滲入更具有挑戰(zhàn)的EV/HEV逆變電源市場和工業(yè)生產(chǎn)市場來講，都是會有非常的使用價值。這種針對GaN功率器件來講全是沖銷量的機遇，市場參加者也早已在這些方面展開布署。

針對GaN功率器件在消費電子產(chǎn)品，車輛運用市場將來的發(fā)展前景，基本上是大家見到所有剖析公司的的共識，文首也早已提及了。此外，Allied Market Research匯總了這一市場的好多個影響因素，例如GaN功率器件價錢的降低，促使各領(lǐng)域的運用;乃至同時給予可一定水平匹敵SiC的特性水準，而價錢更低。GaN-on-Silicon是得到價錢和特性優(yōu)點的基礎(chǔ)。

另一個要素是全世界各個國家政府部門在HVDC(髙壓直流電)電力工程傳送系統(tǒng)軟件及其智慧能源層面的激勵政策，包含中國，日本，美國。GaN功率器件模組的變頻調(diào)速器在HVDC系統(tǒng)軟件中越來越盛行，世界各國政府部門針對智慧能源技術(shù)性資金投入幅度非常大，這也會變成關(guān)鍵的推動力。