GAN功率半导体是否能成为新一代功率半导体的主角
GaN方案
GaN方案概述GaN（氮化镓）是一种新型的半导体材料，在功率电子领域有广泛的应用。
其具有高电子迁移率、高电场饱和漂移速度等优异特性，使其在高速开关、高功率密度和高频率应用中具有巨大的潜力。
本文将介绍GaN方案的优势、应用领域以及相关的发展趋势。
优势GaN材料相比传统的硅（Si）和氮化硅（SiC）材料，在功率电子应用中具有诸多优势。
1.高电子迁移率（High Electron Mobility）：GaN材料的电子迁移率约为2000 cm²/Vs，远高于硅和SiC材料，有助于提高开关速度和功率密度。
2.高饱和漂移速度（High Electron Saturation Velocity）：GaN材料的电子饱和漂移速度约为2.5×10^7 cm/s，远高于硅和SiC材料，有助于高频率应用。
3.宽禁带宽度（Wide Bandgap）：GaN材料的禁带宽度约为3.4电子伏特（eV），远大于硅和SiC材料的1.1 eV和3.0 eV，有助于减小开关功耗和增加工作温度。
4.高热导率（High Thermal Conductivity）：GaN材料的热导率约为130 W/mK，远高于硅和SiC材料，有助于提高功率密度和散热性能。
5.耐辐射性强（Radiation Hardness）：GaN材料对辐射的抗性强，适用于高辐射环境下的应用。
应用领域GaN方案在不同领域有着广泛的应用。
电源适配器和转换器GaN材料在电源适配器和转换器中的应用越来越广泛。
由于GaN材料具有高电子迁移率和高饱和漂移速度的特性，GaN功率器件能够实现高效率和高功率密度，可以减小适配器和转换器的体积和重量，提高能源利用率。
电动汽车充电器GaN方案在电动汽车充电器中有着巨大的潜力。
由于GaN材料具有高电子迁移率和高热导率的特性，GaN功率器件能够实现高功率密度和快速充电，可以极大地缩短汽车充电时间，并且减小充电器体积和重量。
高速通信设备GaN方案在5G通信设备和光通信设备中的应用逐渐增多。
GaN
GaN功率器件调研摘要：论文从研究背景、进展和行业动态三方面论述了发展GaN功率器件的可行性和意义。
关键词：GaN；功率器件一、研究背景目前绝大多数电力电子器件都是基于硅（Si）材料制作的，随着硅工艺的长足发展与进步，其器件性能在很多方面都逼近了极限值。
因此，电力电子器件想要寻求更大的具有突破性的提高，需要更多关注新型半导体材料。
与其它半导体器件相比，电力电子器件需要承受高电压、大电流和高温，这就要求其制造材料具有较宽的禁带、较高的临界雪崩击穿场强和较高的热导率。
新型氮化镓（GaN）基宽禁带半导体材料无疑成为制作高性能电力电子器件的优选材料之一。
几种主流半导体材料特性参数如表1所示。
表1 主流半导体材料特性参数（1）从表1中可以看出相比GaAs、Si等材料，GaN材料具有较大的禁带宽度。
因此，GaN基材料在高温和高辐射的情况下本征激发载流子较少，这就使得用GaN材料制作的半导体器件的工作温度可以高于GaAS、Si等半导体材料的工作温度，这对于制作高温、大功率半导体器件有很大的优势。
（2）GaN材料具有很大的饱和电子迁移速度，GaN材料的饱和电子漂移速度峰值能够达到3×107cm/s，这个数值要远大于GaAs、Si、4H-SiC等半导体材料。
大饱和电子漂移速度保证了GaN器件具有非常好的载流子输运性质，这在制作高频微波电子器件方面，能够有非常广阔的应用前景。
（3）GaN材料具有高的击穿电压。
Si和GaAs的临界击穿电场只有0.3MV/cm 和0.4MV/cm，而GaN材料的临界击穿电压能够达到4MV/cm，这一性质使得GaN材料很适合做高压电子器件，能够非常优秀地足电力工业对高压二极管的广泛需求。
（4）GaN具有很低的介电常数。
介电常数是器件电容荷载的量度，从表可以看出GaN的介电常数比Si、GaAs和4H-SiC都要小。
介电常数低，单位面积的器件寄生电容小，因此对于同样的器件阻抗，介电常数小的材料可以使用的器件面积就大，这样就可以开发较高的RF功率水平。
氮化镓 电源 方案
氮化镓电源方案简介氮化镓 (GaN) 是一种新兴的半导体材料，具有优异的电特性，如高电子迁移率、高工作温度和高耐压能力。
在电力电子应用中，氮化镓电源方案已逐渐替代传统的硅基电源方案，成为新一代高效率和高密度的电源解决方案。
本文将介绍氮化镓电源方案的基本原理、优势以及应用领域。
基本原理氮化镓电源方案利用氮化镓材料的特性，将其应用于电力电子器件的研发和生产中。
其中，最常用的氮化镓电源器件为氮化镓场效应管(GaN FET)。
与传统的硅基电源器件相比，GaN FET 在高频率和高功率转换应用中具有更低的开关损耗、更高的开关速度和更高的效率。
GaN FET 可以实现更高的开关速度和更低的导通电阻，从而减小开关损耗。
同时，氮化镓材料的高电子迁移率也使得 GaN FET 能够在高温环境下工作，具有更高的可靠性和稳定性。
优势与传统的硅基电源方案相比，氮化镓电源方案具有以下几个显著的优势：1.高效率：氮化镓材料具有更低的开关损耗和更高的开关速度，可以实现更高的能量转换效率。
2.高密度：由于氮化镓材料的特性，氮化镓电源方案可以实现更小尺寸和更高功率密度的电源设计。
3.高可靠性：氮化镓材料具有优异的热稳定性和耐压能力，可以在高温和高压的环境下工作，提高电源的稳定性和可靠性。
4.大功率传输：氮化镓电源方案可以实现高效率的功率传输，适用于各种类型的电力电子应用，如电动汽车、太阳能和风能系统等。
应用领域氮化镓电源方案已广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：1.电动汽车：氮化镓电源方案可以实现电动汽车的高效率充电和高功率驱动，提高电动汽车的续航里程和加速性能。
2.太阳能发电：氮化镓电源方案可以提高太阳能电池板和逆变器的转换效率，实现更高质量的太阳能发电。
3.风能系统：氮化镓电源方案可以实现风能系统的高效率能量转换和稳定输出。
4.数据中心：氮化镓电源方案可以提供高效率和高密度的电源供应，满足大规模数据中心的能量需求。
总结氮化镓电源方案是一种新兴的电源解决方案，利用氮化镓材料的特性实现高效率、高可靠性和高密度的能量转换。
第三代半导体氮化镓GaN行业剖析-5G、快充、UVC助力潮起
第三代半导体氮化镓GaN行业剖析5G、快充、UVC助力潮起一、第三代半导体 GaN：射频、电源、光电子广泛运用第一代半导体材料主要是指硅（Si）、锗（Ge）元素半导体。
第二代半导体材料是指化合物半导体材料，如砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）、磷化铟（InP），以及三元化合物半导体材料，如铝砷化镓（GaAsAl）、磷砷化镓（GaAsP）等。
还有一些固溶体半导体材料，如锗硅（Ge-Si）、砷化镓-磷化镓（GaAs-GaP）等；玻璃半导体（又称非晶态半导体）材料，如非晶硅、玻璃态氧化物半导体等；有机半导体材料，如酞菁、酞菁铜、聚丙烯腈等。
第三代半导体材料主要是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）、金刚石、氮化铝（AlN）为代表的宽禁带（禁带宽度 Eg>2.3eV）的半导体材料。
与第一代和第二代半导体材料相比，第三代半导体材料具有更宽的禁带宽度、更高的击穿电场、更高的热导率、更大的电子饱和速度以及更高的抗辐射能力，更适合制作高温、高频、抗辐射及大功率器件。
1.2 GaN 优势明显，5G 时代拥有丰富的应用场景氮化镓（GaN）是极其稳定的化合物，又是坚硬和高熔点材料，熔点为1700℃。
GaN 具有出色的击穿能力、更高的电子密度和电子速度以及更高的工作温度。
GaN 的能隙很宽，为 3.4eV，且具有低导通损耗、高电流密度等优势。
氮化镓通常用于微波射频、电力电子和光电子三大领域。
具体而言，微波射频方向包含了5G 通信、雷达预警、卫星通讯等应用；电力电子方向包括了智能电网、高速轨道交通、新能源汽车、消费电子等应用；光电子方向包括了 LED、激光器、光电探测器等应用。
二、射频应用分析2.1 GaN 在高温、高频、大功率射频应用中独具优势自 20 年前出现首批商业产品以来，GaN 已成为射频功率应用中 LDMOS 和 GaAs 的重要竞争对手，其性能和可靠性不断提高且成本不断降低。
目前在射频 GaN 市场上占主导地位的 GaN-on-SiC 突破了 4G LTE 无线基础设施市场，并有望在 5G 的 Sub-6GHz 实施方案的 RRH（Remote Radio Head）中进行部署。
氮化镓作为一个高频词汇,进入了人们的视野
氮化镓作为一个高频词汇，进入了人们的视野半导体行业在摩尔定律的“魔咒”下已经狂奔了50多年，一路上挟风带雨，好不风光。
不过随着半导体工艺的特征尺寸日益逼近理论极限，摩尔定律对半导体行业的加速度已经明显放缓。
未来半导体技术的提升，除了进一步榨取摩尔定律在制造工艺上最后一点“剩余价值”外，寻找硅（Si）以外新一代的半导体材料，也就成了一个重要方向。
在这个过程中，氮化镓（GaN）近年来作为一个高频词汇，进入了人们的视野。
GaN和SiC同属于第三代高大禁带宽度的半导体材料，和第一代的Si以及第二代的GaAs 等前辈相比，其在特性上优势突出。
由于禁带宽度大、导热率高，GaN器件可在200℃以上的高温下工作，能够承载更高的能量密度，可靠性更高；较大禁带宽度和绝缘破坏电场，使得器件导通电阻减少，有利与提升器件整体的能效；电子饱和速度快，以及较高的载流子迁移率，可让器件高速地工作。
因此，利用GaN人们可以获得具有更大带宽、更高放大器增益、更高能效、尺寸更小的半导体器件，这与半导体行业一贯的“调性”是吻合的。
与GaN相比，实际上同为第三代半导体材料的SiC的应用研究起步更早，而之所以GaN 近年来更为抢眼，主要的原因有两点。
首先，GaN在降低成本方面显示出了更强的潜力。
目前主流的GaN技术厂商都在研发以Si为衬底的GaN的器件，以替代昂贵的SiC衬底。
有分析预测到2019年GaN MOSFET 的成本将与传统的Si器件相当，届时很可能出现一个市场拐点。
并且该技术对于供应商来说是一个有吸引力的市场机会，它可以向它们的客户提供目前半导体工艺材料可能无法企及的性能。
其次，由于GaN器件是个平面器件，与现有的Si半导体工艺兼容性强，这使其更容易与其他半导体器件集成。
比如有厂商已经实现了驱动IC和GaN开关管的集成，进一步降低用户的使用门槛。
电源技术的新发展与前景
电源技术的新发展与前景随着时代的发展，科技的进步，电力技术也不断的提升着。
电源技术是现代电力系统的核心，是各种电子设备稳定运行的基础和保障。
现如今，随着科技的飞速发展，电源技术也得到了高速发展。
本文将讨论电源技术的新发展及前景。
一、功率半导体器件技术的革新功率半导体器件技术一直是电源技术领域的重要组成部分，然而它的稳定性和效率过低一直是电源技术的瓶颈。
但是随着研究和技术的不断创新，功率半导体器件的稳定性和效率已经得到了极大的提高。
新型的功率半导体器件，如SiC、GaN器件，因具有高耐温、高工作频率、低开关损耗、体积小等优越性能而成为众多行业的关注点。
这些新型器件在电力电子驱动市场中已经得到了很广泛的应用，且随着技术的推广，将有望逐渐替代传统的功率半导体器件，成为电源技术的新宠。
二、无线充电技术的发展现如今无线充电技术已经成为了市场中的热门产品。
这种技术的好处是可以消除电线缆和插头，避免了行业的安全隐患，同时也方便了使用者。
无线充电技术是通过空中传输电能，对电源技术的传输效率和节能都起到了积极的推动作用。
现在无线充电技术已经应用于手机、智能家居、车载充电等市场。
由于现在的无线充电技术还存在充电效率较低等问题，但是新一代的无线充电技术正在广泛的研究和开发，在不久的将来，无线充电技术的效率将得到极大的提升，并且将逐步普及开来。
三、智能化技术的应用智能化技术是21世纪电源技术的又一大亮点。
智能化技术可以通过人工智能、物联网等高新技术去优化整个系统体系，使系统变得更加高效和智能。
在电源技术中，智能化技术可以通过预测系统电压和负载的变化，来提前采取下一步的操作，从而达到优化系统、避免设备损坏的效果。
此外，利用智能化技术可以优化电池的充电和循环使用，从而延长电池的寿命。
智能化技术将大大提高整个电源工业的效率和安全性。
四、太阳能技术的发展随着全球能源环境深刻变革，太阳能技术成为了未来的热点技术。
根据估计，到2025年，太阳能电池板的全球产量将比现在的产量高出20多倍。
浅谈功率半导体器件
浅谈功率半导体器件功率半导体器件是现代电力系统和电子设备中必不可少的关键部件。
它们具有很高的开关速度、低开关损耗和高压电容，并且能够承受高功率和高电压。
功率半导体器件的发展对提高能源利用率、降低能源消耗、提高电子设备的性能等方面起到了重要作用。
本文将从功率半导体器件的定义、分类、主要特点、应用领域以及未来发展趋势等方面进行浅谈。
一、功率半导体器件的定义与分类功率半导体器件是指能够承受较大功率和电压的半导体器件，其主要用于电能的转换和控制。
根据其工作原理和结构特点，功率半导体器件可以分为二极管、晶体管、场效应管、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）和金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）等不同类型。
二、功率半导体器件的主要特点1.快速开关速度：功率半导体器件具有很高的开关速度，能够迅速切换电流，有效减小了能源的损耗，提高了设备的性能。
2.低开关损耗：功率半导体器件具有较低的开关损耗，能够减少能量的损耗，提高电能的利用效率。
3.高压电容：功率半导体器件能够承受较高的电压，满足电力系统和电子设备对高电压的需求。
4.高耐压能力：功率半导体器件能够承受较大的功率，具有较高的耐压能力，保证了设备的稳定工作。
5.耐温性能好：功率半导体器件能够在高温环境下工作，适应各种恶劣的工作环境。
三、功率半导体器件的应用领域1.电力系统：功率半导体器件在电力系统中被广泛应用，如电力电子变换器、交流传动系统和直流输电等。
2.工业控制：功率半导体器件在工业控制领域中被广泛应用，如驱动系统、温度控制系统和电动机控制等。
3.照明领域：功率半导体器件可以用于高亮度的LED照明，替代传统的白炽灯、荧光灯等传统照明设备。
4.电动车辆：功率半导体器件在电动车辆中起到了关键作用，如电机驱动、电池管理、充电系统等。
四、功率半导体器件的未来发展趋势1.集成化：功率半导体器件将趋向于集成化，尽可能将多个功能集成到一个芯片中，以提高器件的性能和可靠性。
SiC和GaN是“下一代”还是“当代”？
SiC和GaN是“下一代”还是“当代”？SiC 企业不断增多，成本不断下降一文中，作者根津在开篇写道：下一代功率半导体已经不再特别。
这是因为，随着使用SiC 和GaN 等下一代功率半导体的大量发布，在学会和展会的舞台上，这种功率半导体逐渐带上了当代的色彩。
那么，在使用功率半导体的制造现场，情况又是如何呢?虽然使用SiC和GaN 的产品目前尚处开始增加的阶段，仍属于下一代，但在功率半导体使用者的心目中，此类产品已逐渐由下一代向当代转变。
不久前，笔者与一位很久未见的、多年来从事电源技术研发的朋友碰面，对方上来便说：耐压600V 的GaN 器件已经问世啦!因为这次碰面是为了其他事情，这句话实在出乎笔者预料。
这位技术人员表示，自从松下于2013 年3月开始、夏普于同年4 月开始供应样品之后，电源技术人员的开发热情高涨了起来。
虽然在这以前也有部分企业推出了实用产品，但随着供应商的增加，使用GaN 器件开发电源已成了手头的工作之一。
这位电源技术者说，自己将使用GaN 器件，开发开关频率提高近一位数的电源电路。
功率半导体的研讨会也盛况空前。
《日经电子》6 月28 日举办的下一代功率半导体的影响力研讨会座无虚席，在测量器厂商泰克(Tektronix)与安捷伦科技(Agilent Technologies)各自举办的活动(泰克为7 月2 日举办，安捷伦科技为7 月9～10 日举办)上，有关功率半导体评估方法的会议也迎来了大批听众。
在泰克的活动中，笔者参加了与电流和电压测量相关的会议，会议详细介绍了kV 级大电压的测量方式和要点，给笔者留下了深刻的印象。
在安捷伦科技的活动中，笔者参加了与下一代功率半导体的评估方法相关的会议，通过询问与会者的职务，笔者发现，约4 成与会者的工作都是功率半导体的使用者，。
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GaN类功率半导体能否成为新一代功率半导体的主角？（上）可降低电力损耗、缩小产品尺寸2011/09/09 00:00半导体日经技术在线！ - 工程师的技术支援信息网站GaN（氮化镓）作为可大幅降低电力损耗的新一代功率半导体备受关注。
利用GaN功率元件的环境目前正在迅速形成。
很多企业将在2011年下半年至2012年期间开始供货GaN类功率元件。
利用该元件的周边技术也越来越完善。
松下将在2011年内启动新的电子元器件业务——采用GaN半导体材料的功率元件（晶体管和二极管等）业务。
作为继现有硅（Si）材料之后的新一代材料之一，GaN目前已经受到了很多产品厂商的关注。
松下首先将面向白色家电使用的逆变器和通用电源中的PFC（功率因数校正电路）等，投产耐压为600V级的GaN类晶体管和二极管注1）。
另外，还会在基本同一时期开始提供该晶体管专用的栅极驱动IC和采用GaN类功率元件的PFC专用控制器IC。
松下还计划2012年上市配备GaN类晶体管的模块产品。
注1）本文用GaN“类”功率元件来表述采用GaN的功率元件是因为其中使用了GaN和AlGaN等GaN类半导体。
另外，使用硅（Si）或碳化硅（SiC）的功率元件一般是以Si或SiC为基础注入了杂质的半导体，所以表述为Si“制”和SiC“制”。
企业纷纷涉足涉足GaN类功率元件业务的不只是松下。
此前上市产品的企业只有美国国际整流器公司（International Rectifier，IR）和美国风险企业宜普电源转换（Efficient Power Conversion，EPC）两家公司，不过在2011年下半年至2012年期间，将有大量企业进军该领域（图1）。
图1：各企业相继涉足GaN类功率元件业务松下和富士通半导体等众多企业进军了此前只有两家企业涉足的GaN类功率元件市场。
其中，还有从事SiC制功率元件业务的罗姆和意法半导体等企业。
例如，在日本国内，富士通半导体为了在2012年全面量产，“目前正热火朝天地进行量产准备”（多位富士通相关人士）。
计划首先用于服务器电源。
海外企业方面，率先供货产品的IR和EPC计划进一步扩充产品阵容。
因美国谷歌向其出资2000万美元而备受关注的美国风险企业Transphorm也将上市GaN类功率元件。
2011年下半年至2012年间将大量上市的是GaN类晶体管。
因为GaN类晶体管与二极管相比制作简单，可利用GaN的特点等。
例如，将上市耐压为600V、输出电流为10～40A左右的GaN类晶体管。
目标是取代Si制低耐压IGBT和超结（Super Junction）构造MOSFET等。
除了元件厂商外，作为客户的电源厂商和产品厂商的关注度也在不断提高。
据经营GaN类功率元件专用栅极驱动IC的美国国家半导体（National Semiconductor）介绍，“来自通信设备厂商和电源厂商的业务咨询增多”。
据悉2012年前后GaN类功率元件将与该公司的IC一起配备在通信设备上。
可降低电力损耗、缩小产品尺寸之所以有众多企业关注GaN，是因为其材料特性比Si出色。
如果用于功率元件，可降低逆变器等的电力损耗，缩小逆变器尺寸。
例如，可将逆变器的电力损耗降低约60％以上（图2）。
因为可降低导通损耗和开关损耗等。
GaN类功率元件的导通电阻较低，因此能降低导通损耗。
另外由于栅极容量也比较小，可进行高速开关（图3）。
由此可减少开关损耗。
图2：降低逆变器损耗利用GaN类功率元件可大幅降低电力损耗（a）。
例如，用于逆变器电路时，可较Si制功率元件提高效率（b）。
低负荷（低输出）工作时效果尤其明显。
（图由本站根据松下的数据制作）图3：开关速度快GaN类功率元件容易提高开关速度。
与Si制IGBT相比，打开时的启动时间和关闭时的关断时间较短。
图为松下的数据，GaN类功率元件采用了该公司的GIT。
GaN类功率元件还有助于实现电力转换器等的小型化。
原因包括电力损耗小、容易提高开关频率、耐热性高等。
由于电力损耗小，电力转换器的发热量相应减少，即使热容量随着转换器尺寸的小型化而减小，温度也不易上升。
另外，GaN类功率元件能以数MHz的高开关频率驱动电力转换器，因此可缩小电感器等电力转换器的构成部件。
此外，耐热性较高，能在接合温度为200℃左右的高温下工作也是其一大优势。
由此，可缩小电力转换器的冷却机构或者直接省略不用。
解决了三项课题虽然GaN类功率元件具备诸多优点，但此前存在着三大课题，以至于一直未能实现实用化。
首先，难以降低成本。
可用于GaN类功率元件的基板或者口径小，或者价格高。
其次，电气特性不充分。
GaN虽然拥有出色的材料特性，但作为功率元件使用时，在电气特性方面不如Si 制功率元件。
第三，促进有效利用GaN类功率元件的周边技术研发滞后。
例如，此前没有用来驱动GaN类晶体管的专用栅极驱动IC。
因此，需要通过离散部件构成栅极驱动电路。
但现在这种情况正在发生巨大变化（图4）。
通过不断降低GaN类功率元件的成本、采用价格低且口径大的Si基板，有望实现与Si制功率元件相当的低价格。
图4：GaN类功率元件的课题将得到解决GaN类功率元件存在的三项课题有望得到解决。
成本降低正逐渐取得眉目、电气特性得到提高、使用GaN类功率元件所需的周边技术正在逐步完善。
电气特性也得到了大幅提高。
逊色于Si制功率元件的方面基本都有望解决。
低损耗和高频工作等能够发挥出GaN类功率元件特点的周边技术也在逐步完善。
除此之外，Si制功率元件的性能提高遭遇障碍也加快了GaN类功率元件的研发速度，例如导通电阻和栅极容量的降低受阻。
GaN向SiC发起挑战GaN类功率元件通过完善周边技术等，已经能够实际投入使用。
作为新一代功率半导体之一，终于追赶上了率先实现实用化的SiC。
在需要大幅削减电力转换器的电力损耗以及强烈要求其实现小型化的用途中，一般利用GaN和SiC。
采用两种材料的功率元件可根据利用产品的电力容量和开关频率区分使用。
如果按电力容量区分，低～中容量用途采用GaN，高容量用途采用SiC（图5）。
图5：GaN用于低容量或高频动作的产品在电力容量小、开关频率高的用途中，可发挥GaN类功率元件的特点。
而SiC预计将用于电力容量大，开关频率不太高的用途。
（图由本站根据松下的资料制作）根据元件的耐压来看，耐压为600V以下的低～中耐压产品使用GaN，耐压为1.2kV以上的高耐压产品使用SiC。
例如，笔记本电脑的AC适配器使用GaN、电车逆变器装置使用SiC。
另外，在耐压为600～1.2kV的范围内，采用GaN的可能性较高。
原因有两点：一是GaN有望较SiC降低价格。
“如果是耐压为600～1.2kV的产品，GaN类功率元件的价格可降至SiC的一半”（某GaN类功率元件的技术人员）。
因为Si基板和SiC基板的价格及口径大不相同。
按单位面积的基板价格比较，SiC基板可达到Si基板的数十倍。
口径方面也是GaN类功率元件利用的Si基板较大。
Si基板的口径目前为6英寸。
将来还计划扩大至8英寸。
而SiC基板只有4英寸，6英寸产品的样品供货预定2012年开始。
按照这种进程，能在功率元件产品中大量使用6英寸SiC基板要到2015年前后。
在基板的大口径化方面SiC处于下风。
GaN在耐压600～1.2kV范围内得到采用的可能性较高的另一个原因在于，攻克了之前不如SiC的阈值电压和耐压课题。
GaN类晶体管的阈值电压约为＋2V，与SiC制MOSFET基本相同。
耐压也有望确保600V。
另外，随着耐压的不断提高，技术上“确立了”（多位GaN类功率元件技术人员）最低1.2kV的耐压。
因此，在要求1.2kV耐压的用途中，GaN类功率元件也将与SiC一样成为候补。
此外，还出现了实现1.2kV以上耐压的研究成果，此前认为适合使用SiC的高耐压产品还有望采用GaN类功率元件。
（未完待续，记者：根津祯）■日文原文：GaN系パワー半導体いざ次世代の本命へ■相关报道NEC试制出GaN半导体功率晶体管“目标是2011年度上市”，古河电工和富士电机将共同开发GaN功率半导体元件“在电源用途上特性达到实用水平”，富士通研究所开发GaN类功率半导体元件2011/09/05 00:00半导体日经技术在线！ -工程师的技术支援信息网站GaN 类功率半导体能否成为新一代功率半导体的主角？（下）实现1kV 以上的耐压采用Si 基板降低成本，通过改变构造改善特性那么，GaN 类功率元件的成本、电气特性以及周边技术方面存在的课题是如何解决的呢？首先，有望降低成本是因为可以利用价格低且口径大的5～6英寸Si 基板。
Si 基板与蓝宝石基板、SiC 基板和GaN 基板相比，口径大而且单位面积的价格低。
如果能利用大口径基板，便可通过大型化提高生产效率，因此有望降低成本。
如果是耐压为数十V 的产品，将基板上积层的外延层与基板组合，成本“可降至3美元/cm 2以下”（IR ）。
中～高耐压产品也计划实现相同的制造成本，但仍比Si 制功率元件高。
因此，涉足GaN 类功率元件业务的企业的目标是，通过使用8英寸基板或减薄外延层进一步降低成本（图6）。
图6：通过扩大基板口径、减薄缓冲层进一步降低价格目前，通过使用口径为5～6英寸的Si 基板，可削减一定的成本。
今后，将通过利用大口径基板，提高生产时的吞吐量以及减薄缓冲层的厚度，以进一步降低成本。
减薄缓冲层推动GaN 类功率元件成本降低的另一个改善点是缓冲层的薄型化。
设置缓冲层是为了吸收积层的GaN 类半导体与Si 之间的晶格常数和热膨胀系数差异，防止产生裂缝等结晶缺陷。
不过，该缓冲层的生长需要花费时间。
因为层数多且厚。
GaN 类半导体各层的厚度为nm 级，而缓冲层为数μm 。
目前有很多企业在继续研发减少缓冲层多层膜层数或减薄缓冲层整体厚度的方法。
在参与研发的技术人员中，有人认为，通过薄型化，“可实现与Si 制功率元件相同的价格”。
改善电气特性GaN 类功率元件与Si 制功率元件相比处于下风的电气特性方面的课题也得到了大幅改善（图7）。
图7：特性有望提高在Si 基板上制作的GaN 类功率元件存在的电气特性课题正在逐步改善。
将普遍进行常闭工作，不久还将推出耐压600V 的产品。
运行后导通电阻上升的电流崩塌课题也在逐步解决。
GaN 类功率元件电气特性方面的课题是指：第一，即使不向晶体管的栅极加载电压也会导通的“常开工作”。
原因在于GaN 类功率元件内的“二维电子气（2DEG ）”。
但电源电路、尤其是需要600V 以上耐压功率元件的大电力电源电路非常重视安全性，要求实现只要不加载栅极正向电压就不导通的“常闭工作”。
因此，参与GaN 类功率元件开发的企业分别采取不同的方法实现了常闭化。
目前，虽然阈值电压比Si 制IGBT 和MOSFET 低，但大多数GaN 类晶体管均可在＋1～2V 左右的阈值电压下实现常闭工作注2）。