作为第三代半导体材料，氮化镓（GaN）凭借其诸多优势和广阔的应用前景正成为全球半导体行业的焦点。据Yole Group预测，未来五年GaN器件市场的年均增长率（CAGR）将达46%，预示着该领域的无限潜力和广阔前景。
英飞凌深耕GaN技术二十余载，拥有丰富的经验。在2023年10月成功收购GaN Systems后，进一步巩固了其在GaN领域的领先地位。在此基础上，英飞凌推出了新一代高压（HV）和中压（MV）CoolGaN™半导体器件系列，将GaN应用范围扩展至40V至700V电压区间，进而为客户提供更高的效率和性能，持续推动数字化和低碳化进程。
为了更深入地了解英飞凌的新一代GaN器件及其如何赋能消费、工业、太阳能等广阔的应用领域，英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务市场总监程文涛详细介绍了英飞凌新一代CoolGaN™晶体管系列、CoolGaN™双向开关（BDS）、CoolGaN™智能感应（Smart Sense）和CoolGaN™驱动（Drive Solution）等品类，并分享了公司在GaN技术领域的最新动态和市场策略。并在媒体问答环节，与英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务高级首席工程师宋清亮就媒体提出的问题共同进行了答疑。


英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务市场总监程文涛

英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务市场总监程文涛指出：“在2023年10月成功收购GaN Systems后，英飞凌GaN相关的产品系列得到了广泛扩展，设计研发思路获得了极大拓宽，在未来的路标中也出现了很多新品类。”

GaN引领半导体的未来
英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务市场总监程文涛指出，GaN相关产品应用的核心价值与优势跨越了产品形态，直接触及用户与市场的核心利益。从市场层面看，GaN主要有三大效益：节能、成本节约与材料高效利用。首先，得益于GaN较高的开关速度，使之在Si、SiC与GaN三者的比较中脱颖而出。这一特性直接促进了开关频率的提升，进而大幅缩减了被动元器件与散热器的需求，实现了材料成本的显著降低。
此外，GaN与SiC在效率层面展现出相似但卓越的优势，能够显著降低器件的导通阻抗，即单位面积上的最小导通阻抗较硅材料有数量级的减少，这为系统效率的提升奠定了坚实基础。当这些优势综合作用于系统时，不仅性能显著提升，总成本也随之下降，这正是GaN材料备受青睐的根本原因。
市场趋势也清晰显示了Si、GaN与SiC各自的增长轨迹。据Yole Group预测，至2026年，GaN的市场规模有望达到约10亿美元，而SiC市场则将膨胀至约30亿美元，尽管这些数字随着时间推移可能有所调整，但整体市场朝此方向发展的态势已不可逆转。
这一趋势的核心驱动力在于市场对宽禁带材料接受度的日益提升。随着技术进步，硅材料虽在成熟领域保持稳固地位，但宽禁带材料（如GaN与SiC）的市场占有率正稳步上升。值得注意的是，硅材料的技术创新并未停滞，其发展空间依然广阔。然而，在演进速度上，采用宽禁带材料的器件显然更胜一筹，正引领着半导体行业的新一轮变革。

拓宽技术边界，加速市场布局
英飞凌成功收购GaN Systems前后对比，自身究竟发生了哪些变化呢？英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务市场总监程文涛介绍说，收购之前，英飞凌主要聚焦于分立式功率器件（Discrete Power）与集成式功率器件（Integrated Power）两大产品线。针对那些渴望采用GaN技术却又面临应用难题的客户，英飞凌提供的集成驱动器乃至集成控制器产品尤受欢迎。这些产品有效简化了超快速器件的驱动与周边电路设计，使得即便是缺乏经验的用户也能轻松上手。最大的好处是能够让用户在处理超快速器件时不用担心驱动和周边电路。
英飞凌在成功收购GaN Systems后，不仅实现了物料品类的显著扩充，更激发了技术研发的无限创意与思路。此次收购无疑巩固了英飞凌在知识产权（IP）储备方面的行业领先地位，为公司的长远发展奠定了坚实基础。随着双方研发团队与应用团队的深度融合，思想碰撞的火花不断闪现，显著提升了英飞凌在产品研发与市场推广方面的效率与速度。
英飞凌在成功收购GaN Systems后，自身的产品线进一步丰富，从原有的两大类扩展至五大类：
·CoolGaN Transistor：即原有的单管产品，现以全新品牌名CoolGaN呈现；
·CoolGaN BDS：双向开关产品，满足特定应用场景需求；
·CoolGaN Smart Sense：集成电流检测或其他检测功能的智能器件，提升系统智能化水平；
·CoolGaN Drive：类似于传统集成驱动器，专为简化驱动设计而生；
·CoolGaN Control：英飞凌力推的系统级优化方案，将控制、驱动与开关功能完美融合，实现性能最大化。
作为英飞凌品牌的重要组成部分，CoolGaN™系列承袭了CoolMOS系列的高压开关器件命名传统，即只要是高压在1000V以内，500V以上的开关器件都冠之以Cool。在收购GaN Systems的推动下，英飞凌正加速在研发、市场推广及应用拓展等各方面的布局，以更加全面的产品阵容和更加高效的服务体系，引领功率半导体行业的未来发展。

五类产品优势几何？
英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务市场总监程文涛逐一讲解了四类产品的特点和优势。
CoolGaN™ Transistor：覆盖高压和中压应用，而英飞凌专注于生产增强型GaN器件，并掌握了电压型驱动和电流型驱动两种关键技术。通过收购GaN Systems，英飞凌成功整合了这两种技术，为客户提供了更多样化的选择。为了充分发挥GaN材料的优势，英飞凌的GaN器件均采用贴片封装形式，以实现最小的封装集成参数。这种封装方式有助于保持器件的快速响应特性，而不会因插件而有所衰减。


英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务高级首席工程师宋清亮

关于GaN器件的电压型驱动和电流型驱动两种门极结构，英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务高级首席工程师宋清亮解释说，电流型驱动需要持续电流才能维持GaN的开通状态，而电压型驱动则在电压作用下即可保持开通。电流型驱动能够有效抑制误动作，而电压型驱动则要求严格控制门极电压以避免损坏。英飞凌成功收购GaN Systems使得公司能够提供两种驱动方式，为客户提供了更多选择。
CoolGaN™ BDS：过去，实现现代电力电子系统追求的双向无阻、高速切换的理想开关需依赖两颗MOS管背靠背配置，既增加成本又需高配并联以维持低阻抗（如单端10毫欧需求则需两颗5毫欧管），例如T-type、双向开关及维也纳等复杂拓扑设计。现在，CoolGaN™ BDS彻底改变了这一现状。
英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务高级首席工程师宋清亮补充说，对比传统采用两个背靠背硅基开关器件的方式，采用一个CoolGaN™ BDS替代两颗导通电阻或四颗导通电阻时，其尺寸和成本优势非常明显。
CoolGaN™ BDS创新性地实现了单颗双向可控，每侧均为源极配置。双门极设计确保了双向的高效关断与开启，且开关速度惊人，堪称业界革命性产品。产品虽尚未正式上市，但这一突破预示其将引领市场潮流，吸引了众多用户目光。
CoolGaN™ BDS的应用场景广泛，便携设备的电池保护已展现出其作为首款40V双向开关的实力。未来，高压大功率CoolGaN™ BDS更是英飞凌的独家优势，将深刻影响电池管理、电动工具、储能、光伏及服务器等领域，推动需双向开关在复杂拓扑结构中广泛应用。
关于AI服务器应用，英飞凌科技大中华区消费、计算与通讯业务高级首席工程师宋清亮指出，AI服务器对功率的需求激增，因GPU功耗远超传统CPU，达1200-1700W，而CPU仅300-600W。AI服务器内含多张AI加速卡使整机功率高达50-60kW，预计两三年后将跃升至300kW以上。这一趋势推动AI服务器电源模块功率从传统3kW向5.5kW、8kW乃至12kW快速演进。
CoolGaN™ Smart Sense：其技术核心在于内置的电流检测功能，这一创新概念虽在MOS管时代已有应用，但真正在市场中广泛应用的产品并不多见。特别是在GaN这一高性能材料应用场景中，内置电流检测变得尤为关键和重要。这主要有两大原因：首先，该技术通过无损方式直接从器件内部提取电流信号，仅需抽取一个或几个沟槽中的电流进行采样，避免了传统方法外部串联电阻带来的能量损耗。其次，GaN器件的开关速度极快，若仍采用外部电流检测方式，可能会因快速开关产生额外的感生电动势而引入大量杂讯，影响系统的稳定性和可靠性。
CoolGaN™ Smart Sense技术的优势在于其独特的实现方式，它利用晶胞并联时的高度镜像匹配特性，通过选取并放大特定晶胞中的电流信号，间接反映整个器件的总电流。这种方法不仅保持了信号的准确性，还极大地减少了噪声和效率损失。此外，CoolGaN™ Smart Sense采用贴片封装形式，不仅便于安装和集成，还进一步提升了产品的可靠性和耐用性。
CoolGaN™ Drive：为GaN器件的门极驱动难题提供了优化的解决方案。过去，业界一直在努力寻找可靠且高效的门极驱动方案。但GaN器件门极驱动的高度敏感性是一个挑战，尤其是电压型驱动技术的局限性，至今仍困扰着行业。
CoolGaN™ Drive技术以创新的方式将驱动器与GaN器件完美集成于单一封装之内，不仅简化了系统架构，还显著提升了驱动效率与器件的可靠性。值得一提的是，CoolGaN™ Drive允许用户在不改变原有偏置电压设计的前提下，轻松实现对GaN器件的驱动。这意味着，即便是原本为硅器件设计的驱动系统，也能无缝对接GaN器件，无需额外调整偏置电压，从而大大降低了升级成本与技术门槛。

Si、SiC、GaN各有所需
展望未来，Si、SiC与GaN这三大半导体材料将分别闪耀于不同领域，其应用前景虽受技术演进、市场需求及客户认知等多重因素影响而充满变数，但总体趋势明确。
Si作为传统半导体的基石，将持续在电子、太阳能及医疗器械等领域发挥核心作用。SiC则凭借其耐高压、低损耗特性，在新能源汽车、智能电网等高压高频应用场景中大放异彩。而GaN，以其高效能、耐高温之优势，正迅速崛起于消费电子快充、5G通信及新能源汽车电力电子等领域，引领功率半导体技术的新一轮变革。三者各具特色，将共同绘制半导体产业的多元化发展蓝图。