成本削減50%+，MOSFET的終結者eGaN FET是怎么做到的

35年前，作為一項顛覆性的技術，硅功率MOSFET取代了雙極型晶體管，誕生了一個高達120億美金的市場。這次技術更迭告訴我們，決定一個新型功率轉換技術的采納率的關鍵因素有四個：

它能支持有重大意義的新應用嗎？
是否容易使用？
可靠嗎？
對用戶而言是否極具成本效益？

高效功率轉換公司（EPC公司）的氮化鎵(GaN)產品同樣也面臨這四個問題，讓我們回顧一下近五年來GaN技術的進展，看看它是怎么解決了前三個問題，而第四個問題，即有競爭力的價格，則是本文關注的重點。

它能支持有重大意義的新應用嗎？

對所有的新技術來說，能夠支持采用其他技術無法實現的應用是該技術最好的切入點。通常情況下，市場引入這些新技術時，滿足了這些新應用對更高性能的要求，同時也伴隨著較高的價格，氮化鎵半導體亦復如是。

自五年前氮化鎵技術問世以來，eGaN FET培育了一系列新應用，包括無線電力傳輸、包絡跟蹤、激光雷達、結腸鏡x射線和無線供電的人造心臟。在基于功率晶體管的應用之外，氮化鎵技術目前也正在被應用在集成電路中，目前用于模擬IC，未來還將包括數字IC。這些IC產品增強了現有產品的性能和成本優(yōu)勢，很多不曾預見的應用也正在快速涌現。

是否容易使用？

EPC公司將eGaN晶體管設計為可以以類似于現有功率MOSFET的方式進行使用，電源系統工程師們只需要稍加培訓，就可以輕松地將他們的設計經驗用于現有設計。

而且，為了幫助設計工程師快速上手，EPC公司在向業(yè)界培訓氮化鎵器件和應用上也是當仁不讓，事實上，除了已經出版過70多篇技術文章，進行過多次演講之外，EPC公司已經出版了四本氮化鎵晶體管的教材，其中有一本是中文版。

為了幫助功率系統設計工程師，EPC在世界各地的主要電子工業(yè)城市開展了為期一天的“實戰(zhàn)型”研討會，比如圣何塞、波士頓、上海和東京等。 EPC還積極與全球30多所大學展開合作，為下一代高技能的功率系統設計工程師通過培訓最大程度地掌握eGaN FET奠定基礎。

可靠性怎么樣？

氮化鎵晶體管的可靠性測試捷報頻傳。為了驗證eGaN FET的合格性，業(yè)界進行了各種各樣的可靠性試驗，包括高溫反偏實驗、高溫柵極偏壓測試、高溫存儲、冷熱循環(huán)、高溫高濕環(huán)境下反偏、高壓、濕度敏感性。

通過對電壓和溫度進行調整，進行加速老化試驗，以確定在數據手冊定義的操作范圍內器件的失效時間。根據高溫反偏、高溫柵極偏壓兩種測試結果表明，在最高工作溫度和臨界電壓等級上，eGaN FET的平均故障時間將超過10年。

這些研究進一步表明，在當今生產的產品的合理壽命周期內，eGaN FET失效的概率非常低。

對用戶來說，它極具成本效益嗎？

對新興技術來說，技術成熟穩(wěn)定，同時具備有競爭力的價格一直都是一種巨大的挑戰(zhàn)，特別是這項新技術有志于成為顛覆性的替代技術時?，F在，最新一代的eGaN FET家族同時也具備了價格上的競爭力。GaN的性能、MOSFET的價格，魚和熊掌可以兼得。下面是GaN做到成本競爭力的一些原因：

降低生產成本 - eGaN FET可以基于MOSFET的制造方法和設備進行生產。受益于過去五年的經驗教訓，其良率已經上升到可以與MOSFET相媲美的地步，它的制作方法也進行了簡化，所以，生產GaN器件的成本已經大幅下降。

芯片級封裝 - 典型的MOSFET塑料封裝大約占到最終產品成本的一半。低壓的eGaN FET不需要封裝，單此一項就可以削減50%的成本！此外，沒有封裝，在現場由于裝配造成故障的可能性也大大降低。

尺寸超小-更快的開關速度意味著更小的尺寸、更高的效率，并能降低系統成本，例如，最新的eGaN FET產品的占位面積大約為同等級的MOSFET組件的四十分之一。

結論

現在已經沒有任何力量可以阻止氮化鎵技術的大爆發(fā)了，支持大批量應用的四個關鍵因素都已經就位：GaN支持新的應用、易于使用、可靠性高、價格極具競爭力。

這個120億美金的MOSFET市場已經成為了卓越的eGaN FET技術的進軍對象。展望不久的將來，隨著上面提及的GaN支持的應用的增長，該市場有潛力到2020年時增長一倍。長期來看，當模擬和數字IC集成了這項高性能的技術之后，GaN技術的總體市場可以達到3000億美金以上。

功率轉換開始轉向GaN，動作慢的將會被無情地掃地出門。

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