原标题：SiC和GaN的生产和成本挑战快速采用

　　硅没了吗?还没有。

　　硅没了吗?还没有。虽然氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)功率晶体管现在被誉为电源管理的新革命，但仍有挑战需要克服，特别是高成本和在许多情况下的低可靠性。

　　降低电子设备的功耗和热量对于应对气候变化和当前能源危机的挑战至关重要。

　　我们将继续投资于用于云计算的大规模数据中心，可能还有元宇宙，以及新的智能手机和其他小型电子设备。SiC和GaN都可以帮助减小尺寸、热量和功耗，但这些技术需要时间才能成为常态。

　　在 2022 年慕尼黑电子展上，在由 EE Times 的毛里齐奥·迪保罗·埃米利奥主持的小组讨论中，几位专家谈到了 GaN 和 SiC 功率晶体管当前和未来的挑战和机遇，重点关注生产和采用率。

　　在强调这两种技术优势的讨论中，很明显硅MOSFET不会很快消失。虽然GaN晶体管的生产成本已经达到了MOSFET的水平，甚至更低，但赶上数量将需要很多年，甚至几十年。

　　“当双极晶体管成为MOSFET时，第一次功率革命发生了;现在，我们正在经历第二次革命 - 无论是GaN还是SiC，硅都消失了，“Navitas Semiconductor企业营销和投资者关系副总裁Stephen Oliver说。“如果有人想在前沿工作，前沿，无论是集成，无论是最高电压，纯游戏世界，氮化镓，碳化硅都是要走的路。

　　Alex Lidow(来源：EE Times)

　　这两种化合物取代硅MOSFET和双极晶体管的未来是明确的。问题是它将在何时以及以何种代价发生。

　　高效功率转换首席执行官Alex Lidow表示：“我们永远不会看到MOSFET的终结。在10年或15年内，目前的传统应用将保留在硅MOSFET中。MOSFET的增长率可能会下降，甚至单位增长率可能会下降，但价格会像双极晶体管一样上涨。所以这是一个漫长的周期方面。氮化镓功率晶体管的生产成本已经低于MOSFET。

　　到2030年，业界预计GaN和SiC的组合将达到MOSFET的市场价值。

　　“今天，95%的市场是纯硅;当然，SiC和GaN的发展速度要快得多，“英飞凌科技高级负责人Gerald Deboy说。“作为一家公司，我们需要拥有所有技术，以便在碳化硅和氮化镓之间设计出先进的差异化设计。与此同时，硅仍然填补了一个漏洞，我们预计所有技术至少要共存十年。...如果你看看碳化硅和氮化镓的速度，GaN略微落后于SiC，但GaN正在以惊人的速度发展，我们看到了很多机会。

　　Guy Moxey(来源：EE Times)

　　“去年，硅MOSFET分立模块的功率半导体市场为280亿美元，”Wolfspeed电源产品高级总监Guy Moxey说，“碳化硅接近20亿美元，我认为GaN刚刚徘徊在10亿美元以下。所以显然非常小。如果你看看数据报告对2030年的看法，这并不遥远 - 两到三个设计周期 - SiC市场将接近200亿美元，我认为GaN市场将高达50亿至60亿美元，也许在这个数字以北。

　　小组成员相信，对于一些低压应用，GaN的价格将在明年与MOSFET的价格相匹配。“在价格点上，如果你看一下65-W USB供电充电器，我们估计明年上半年氮化镓和硅的系统价格将相同，”Oliver说。“同时，它更小×更轻，因此对于移动计算行业来说，这是一个伟大的价值主张。

　　道格·贝利(来源：EE Times)

　　GaN技术是低压应用的理想选择，但在这两种技术相结合的汽车应用中存在一些可靠性问题。

　　“我们在氮化镓中遇到的主要问题是它非常非常快：要在电感情况下使用它，你需要减慢它的速度，你需要限制你必须处理的寄生电感量，”Power Integrations营销和应用工程副总裁Doug Bailey说。我们的策略是整合GaN部分和SiC部分。我们有用于汽车系统的碳化硅产品版本。我们将它们与控制器集成到同一个包中。

　　Aly Mashaly(来源：EE Times)

　　SiC可以在更高的电压下工作，但与硅相比，它更难制造。这就是为什么该行业正在投资数十亿美元来提高产能以满足需求的原因。

　　“几年来，我们已经知道这需要时间;2016年，我们的总裁宣布了我们公司历史上最高的投资，“罗姆半导体欧洲汽车部门和电源系统总监Aly Mashaly说。“我们公司还有一个垂直整合系统;我们有自己的晶圆厂，用于原材料的基板以及硅芯片和模块的制造。

　　对于小组成员来说，道路是明确的，技术是健全的。提高产量，获得更多的设计胜利，并达到电子行业需要有竞争力的价格点，将需要几年的时间。

　　本文最初发表于 电子电气时报.

　　巴勃罗·瓦莱里奥(Pablo Valerio)从事IT行业已有25 +年，主要为欧洲的美国公司工作。虽然主要居住在巴塞罗那，但他也曾在美国、德国、荷兰和丹麦生活过。他对欧洲IT业务的了解和对技术计划的兴趣促使他转向技术写作。在过去的 10 年里，他一直是 IT 生态系统中多份出版物的定期撰稿人，专注于网络、物联网、安全、移动技术和智能城市。他的作品出现在EE Times，InformationWeek，EBN，LightReading，Network Computing和IEEE Xplore等。他出版了“未来城市”网站，重点关注智慧城市、环境和可持续交通。Pablo 拥有俄亥俄州立大学电气工程硕士学位。