硅功率器件現正開始達到其性能改進被抑制的階段，不可避免的結論是來自硅進一步支持的技術演進的能力逐漸減弱。現在明確地需要實質上的具有顛覆性的技術。

要獲得市場規模應用，功率半導體必須能提供以下性能組合：

· 高電源轉換能效

· 高功率密度/緊湊的尺寸

· 快速開關

· 成本效益

GaN極其滿足所有上述標準——一些現在就可以做到，另一些正在不斷提升中。

GaN設計優勢大起底

GaN是第三代半導體材料，相比于第一代的硅（Si）以及第二代的砷化鎵（GaAs）等，它具備比較突出的優勢特性。由于禁帶寬度大、導熱率高，GaN器件可在200℃以上的高溫下工作，能夠承載更高的能量密度，可靠性更高；較大禁帶寬度和絕緣破壞電場，使得器件導通電阻減少，有利于提升器件整體的能效；電子飽和速度快，以及較高的載流子遷移率，可讓器件高速地工作。

也就是說，利用GaN人們可以獲得具有更大帶寬、更高放大器增益、更高能效、尺寸更小的半導體器件。

在任何電源系統設計中，某種程度的電源轉換損耗將是固定的，但由于其寬帶隙，GaN明顯比硅表現出更低的損耗，即更好的電源轉換效率。因為GaN片可比等效的硅片更小，基于此技術的器件可被置于尺寸更小的封裝規格中。由于其高流動性，GaN在用于要求快速開關的電路中能效極高。

下圖中顯示了GaN HEMT器件的物理結構和它如何類似于現有的MOSFET技術。GaN中的側向電子流同時提供低導通損耗（低導通阻抗）和低開關損耗。而且，提高的開關速度也有助于節省空間，因為電源電路所含無源元件可以更少，配套的磁性元件中使用的線圈可以更小。此外，GaN提供的更高的電源轉換效率意味著更少的散熱量——減小了需要分配給熱管理的空間。

GaN與硅制造工藝之間的相似性

電力需求推動技術革新

GaN處于有利地位，可從已為硅器件到位的制造設施中受益。只需使用相同的設備，添加幾個簡單的工藝步驟，就可應用于現有的6英寸和8英寸的CMOS硅制造工藝，而且，一旦容量需求成為必要，可擴展至12英寸工藝。

隨著標準的CMOS硅制造轉為更大尺寸的晶圓，對傳統的最初用于硅器件的制造設施繼續工作是一個真正的機會（否則會變得多余）。這意味著舊的芯片生產基地通過切換輸出氮化鎵而將獲得第二次新生。

通過這樣的方式降低成本，新的渠道將開始為GaN打開。正如60年代末和70年代初為硅基IC所做的那樣，市場將滾雪球——GaN的需求增加將導致更多的產量和更低的單位成本。

GaN將不再被看作小生態半導體技術，僅僅簡單地在較小的制造場地和實驗室制造，而是將成為商業可行的解決方案，可通過大規模方案生產器件從而能達到與硅一致的價位。

總之，電力需求超越了長期的半導體技術，而且必須做些什么來解決這個問題。當應用于電源系統設計，GaN有能力使性能發生巨大的改善而超越硅器件可實現的性能。因此它必定在電力電子的新時代發揮巨大的作用——向工程師提供更高能效、更小外形因素和更快開關速度的器件。得益于技術的重大改進，將有可能降低GaN生產的費用。因此我們現在處于這樣一個階段，GaN終于可被看作一種準備量產的工藝技術。

Transphorm通過與日本富士通公司的合作，使之能夠滿足全球對氮化鎵功率轉換產品不斷增長的需求。Transphorm公司符合JEDEC認證的制程與富士通半導體的基礎技術進行整合，并導入富士通半導體福島會津的6寸CMOS制程產線，為高產量的硅芯片制造提供多項關鍵功能提升。GaN電源器件運用CMOS制程產品線投入量產，可為GaN電源器件廣泛普及帶來長足且關鍵的進程。未來還將持續提升富士通半導體的高質量制程技術，確保穩定的供貨，并將GaN電源器件的全新價值推廣到全球市場。

關于Transphorm

富士通電子旗下代理品牌 Transphorm，是一家設計、生產氮化鎵功率轉換器和模塊的企業。 2007年成立，Transphorm以美國加州大學圣塔芭芭拉分校的教授和研究人員為主體，致力于設計、生產GaN（氮化鎵）功率轉換器和模塊，已獲得了包括谷歌、富士通、凱鵬華盈、考菲爾德及拜爾斯、索羅斯基金管理公司、量子戰略合作伙伴在內的眾多投資機構的青睞。 2013年，Transphorm推出了當時業內唯一經過JEDEC認證的GaN器件，建立了業界第一個也是唯一通過JEDEC認證的600V GaN產品線。 2014年2月，Transphorm與富士通半導體的功率器件業務部進行了業務合并，Transphorm負責設計、富士通半導體負責制造并代理銷售。 2015年，Transphorm和安森美建立合作關系，共同推出基于GAN的電源方案。公司創立十多年來，Transphorm一直專注于將高壓GaN FET推向市場。致力于為電力電子市場（數據中心服務器、PV轉換器、感應/伺服電機、工業及汽車等商業供電市場）設計、制造和銷售GaN產品。 2017年3月，又推出了市場上僅有的一款經過AEC-Q101認證的650V車用GaN器件。