原创 转折点到来：GaN正一步步超越传统Si MOSFET

      要了解GaN采用率的变化，可以从具有45年历史的功率MOSFET中吸取教训。我非常了解这款器件，是它的第一批开发人员之一，也是1978年11月第一款产品发布的重要参与者。当时，双极晶体管是现有的功率晶体管早期形态。尽管速度慢了10倍，但它比MOSFET便宜得多。MOSFET最终超过了双极晶体管。这不是一夜之间发生的，而是一次一个应用。第一个转折点来自台式计算机，Apple和IBM将MOSFET用于其AC-DC电源。通过采用当时先进的晶体管，这些科技巨头可以将电源缩小到足以安装在台式机外壳中，这一突破在这些计算机的广泛采用中发挥了关键作用。在这一突破之后，MOSFET继续增加在高性能应用中的部署，同时我们专注于降低成本和尽快加快学习曲线。最初采用需要时间，但每当新应用成功启动时，就会发生跳跃。随着应用出现每一个新的转折点，对业务的好处将超越这种个人胜利，从而缩短时间并增加后续成功的可能性。1982年高速绘图仪的电机驱动器开始运行。防抱死制动器于1985 年开始销售。到 1988 年，由于产量增加和大量资本投资，MOSFET的制造成本已降至双极晶体管以下。从那时起，世界就再也没有回头。在那个时候，MOSFET已经正式达到了它的临界点。而这正是GaN今天所处的位置。

      GaN已经被用于多种颠覆性技术，以至于MOSFET甚至不再被考虑用于新设计。GaN的每种新应用都可以被认为已经跨越了一个单独的引爆点。该路线图的采用范围不断扩大，包括激光雷达、快速充电器、卫星电子、AI、DC-DC电源和人形机器人。

      凭借近50年的经验指导，我们可以确定四个关键因素，这些因素在确保GaN 达到其临界点并最终超越MOSFET方面发挥了关键作用。除了所有的成本、性能和可靠性要求之外，还存在这四个因素，如下所示：设计界现在清楚地了解了GaN的巨大价值；目标应用面临着一个不断变化的环境，这导致了许多设计窗口的打开；用户社区领导者正在追求GaN的采用，他们正在享受随后的商业成功；并且出现了训练有素的技术人才的存在，他们能够与GaN合作并有效地提取其优势。

      对于GaN技术，激光雷达提供了第一个跨越临界点的应用。这一成功背后的简单原因是GaN能够以比MOSFET快得多的速度运行。Velodyne富有远见的创始人、现代激光雷达之父Dave Hall充分认识到这一优势，他意识到GaN技术使汽车能够采用看到比雷达更远、更高分辨率的传感器。Hall使用EPC的第一代GaN晶体管开发了一种旋转激光雷达系统，从而引发了自动驾驶汽车的诞生。从引爆点元素的角度考虑激光雷达，可以得出结论：Hall对GaN的实质性价值有清晰的理解；LiDAR成为自动驾驶汽车的重要传感器，开辟了许多新的设计窗口；Velodyne取得了巨大的成功，吸引了许多客户和竞争对手；而Hall在 EPC工程师的帮助下，知道如何从这些晶体管中提取最大性能。

      第二个达到临界点的应用是卫星电源。除了性能优于MOSFET之外，GaN几乎不受太空辐射引起的降解。帮助达到这一特定转折点的关键冠军是VPT的首席执行官兼创始人Dan Sable。如今，在该应用中首次部署仅四年后，GaN晶体管就占据了MOSFET卫星市场的30%，并且随着传统设计过时或不经济，有望占据最后的70%。

      为GaN提供第三个转折点的是快速充电器。其中最突出的是Navitas Semiconductor的首席执行官兼联合创始人Gene Sheridan。如今，几乎所有的快速充电器都使用GaN，这要归功于它能够提供高功率并为高耗电的手机、平板电脑和笔记本电脑充电，而所需时间仅为硅基充电器所需时间的一小部分。