新電子科技 08月號/2018第389期 (電子雜誌)

迎合高效能/功率密度需求  GaN成長/普及率步步高升

現今電子系統持續朝大功率、小體積發展，使得電源系統散熱和轉換效率面臨嚴苛的挑戰；而目前矽材料所製成的功率元件性能逐漸接近理論極限，在電子系統電源效率的提升上也遭逢了瓶頸。因此，電源供應商紛紛轉往寬能隙功率半導體發展，GaN因而成為電源設計新寵兒，其商機和普及率也跟著火速成長。

時序邁入酷熱的夏季，用電量屢破新高的新聞也時有所聞，像是在5月30號，全台用電量為3677.1萬瓩，創下歷史新高；5月31號的用電量則是3671.3萬瓩，歷史次高。用電量屢破新高也顯示出節能的重要性，因此提升能源使用效率勢必是未來產官學各界的重點發展方向。
宜普電源轉換公司(EPC)首席執行長Alexander Lidow表示，電力成本是推動社會經濟持續健康發展的主要動力，原因在於提高成本效益使人們能享有更佳的生活素質，並推動全新應用和產業的發展。

因應節能減碳需求，半導體業者近年積極投入、研發新的元件和技術，力求提升高功率電源系統能源效率。然而，目前矽(Si)技術已經達到其性能極限，已不再是前瞻技術，難以滿足社會對越來越高效的電力需求。因此，需要一種全新的半導體材料，氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)等新興功率元件便趁勢而起。

GaN成長加速起飛

根據研究機構Yole Développement研究顯示，2016年GaN功率元件產業規模約為1,200萬美元，預計到2022年該市場將成長至4.6億美元，年複合成長率高達79%(表1)。包括光達(LiDAR)、無線功率和封包追踪等應用，尤其是高階低/中壓應用，GaN技術是滿足其特定需求的唯一現有解決方案。

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