電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）氮化鎵高電子遷移率晶體管（GaN HEMT）作為新一代的半導(dǎo)體材料，因其禁帶寬度大、臨界擊穿電場(chǎng)高、飽和電子漂移速度高等特點(diǎn)，在能源轉(zhuǎn)換和5G高頻通信等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

在消費(fèi)電子快充市場(chǎng)，GaN功率芯片已經(jīng)開(kāi)始普及。GaN芯片的高頻特性帶來(lái)了整體功率密度的提升，使得充電器體積更小，充電速度更快。此外，GaN技術(shù)也在加速應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心和車載充電器等領(lǐng)域，其中，所有數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的頭部廠商都開(kāi)始使用GaN產(chǎn)品。

據(jù)中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所指出，GaN HEMT因其出色的物理和化學(xué)特性，完全符合5G無(wú)線通信器件和電力電子器件的主要要求。值得注意的是，GaN HEMT在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的應(yīng)用趨勢(shì)正隨著技術(shù)的進(jìn)步和成本的降低而迅速增長(zhǎng)。

由于GaN HEMT的高開(kāi)關(guān)頻率和低導(dǎo)通電阻特性使其在DC-DC轉(zhuǎn)換器、DC-AC逆變器和AC-DC整流器中表現(xiàn)出色，有助于提高儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體效率，減少能量損失。并且該器件允許設(shè)計(jì)更小、更輕的電力電子設(shè)備，這對(duì)于便攜式儲(chǔ)能設(shè)備、電動(dòng)汽車和無(wú)人機(jī)等應(yīng)用尤為重要，因?yàn)樗鼈円蟾吖β拭芏群洼p量化的電源管理系統(tǒng)。

特別看到的是，隨著規(guī)模化生產(chǎn)和工藝改進(jìn)，GaN HEMT的成本有望進(jìn)一步下降，使其在更廣泛的市場(chǎng)中得到普及。伴隨著GaN HEMT與AI、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的結(jié)合，還可能催生出新的應(yīng)用模式和解決方案。

國(guó)內(nèi)的GaN HEMT儲(chǔ)能方案

隨著GaN HEMTs技術(shù)的不斷進(jìn)步，我們預(yù)計(jì)它們將在儲(chǔ)能領(lǐng)域扮演越來(lái)越重要的角色，特別是在追求更高效率、更小體積和更低成本的下一代儲(chǔ)能系統(tǒng)中。國(guó)內(nèi)多家企業(yè)已涉足GaN HEMT技術(shù)，并將其應(yīng)用于儲(chǔ)能解決方案中。

如華潤(rùn)微電子研發(fā)了一種新型GaN基HEMT器件及其制造工藝，并申請(qǐng)了相關(guān)專利。這表明他們可能正在開(kāi)發(fā)GaN HEMT用于包括儲(chǔ)能在內(nèi)的各種電力電子應(yīng)用。

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十三研究所專用集成電路國(guó)家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在InAlN/GaN HEMT可靠性方面取得了重大突破，解決了柵極漏電和可靠性問(wèn)題，這有助于GaN HEMT在儲(chǔ)能系統(tǒng)中的應(yīng)用。

此外，如士蘭微實(shí)施了硅基GaN HEMT結(jié)構(gòu)電力電子芯片技術(shù)改造項(xiàng)目，芯導(dǎo)科技宣布，其基于第三代半導(dǎo)體的650V GaN HEMT產(chǎn)品預(yù)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。盡管未明確這些產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，但在儲(chǔ)能系統(tǒng)中應(yīng)用想必不在話下。

其他諸如蘇州能華微電子、三安光電、中微半導(dǎo)體、華進(jìn)半導(dǎo)體等公司，也有望在GaN HEMT技術(shù)上有所進(jìn)展，并將其應(yīng)用在儲(chǔ)能和其他高效率電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

能夠看到，當(dāng)下越來(lái)越多GaN HEMT與BMS、EMS和智能傳感器的集成，促進(jìn)了儲(chǔ)能技術(shù)與其他能源技術(shù)的融合，創(chuàng)造了新的應(yīng)用和服務(wù)模式。

當(dāng)然，需要明確的是，目前GaN HEMT在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中面臨一些挑戰(zhàn)，如精確模型的需求高，強(qiáng)自熱效應(yīng)、陷阱效應(yīng)和非線性特性影響，以及散熱和可靠性問(wèn)題。盡管如此，隨著技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)需求的增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)GaN HEMT將在未來(lái)幾年內(nèi)得到更廣泛的應(yīng)用和推廣。

小結(jié)

GaN HEMT技術(shù)以其高效的能源轉(zhuǎn)換能力、優(yōu)異的材料特性和廣泛的應(yīng)用前景，對(duì)儲(chǔ)能市場(chǎng)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。它不僅提升了各類儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率和性能，還為新興技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐。當(dāng)下，GaN HEMT以其優(yōu)異的性能正快速成為市場(chǎng)主流選擇。