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近几年，以碳化硅、氮化镓为代表的第三代半导体因新能源汽车、储能等应用的兴起而备受关注。尤其是碳化硅，它在禁带宽度、击穿电压、热导率、电子饱和速率等关键参数上，都有明显优势，所以它在需要高压、耐高温、高频和大功率等应用领域备受青睐。众多半导体大厂也在积极布局碳化硅器件领域。
而氮化镓虽然拥有与碳化硅相似的优点，但相较于碳化硅，近几年的发展似乎有些不温不火。在高压领域，有碳化硅器件，在低压领域，又有硅器件。近期Power Integration（PI）推出的首款1700V氮化镓开关IC打破了这一局面，让氮化镓器件开始与碳化硅器件进行正面较量。
据PI资深技术培训经理Jason Yan介绍，PI近期推出的这款1700V氮化镓开关IC是其InnoMux™-2系列单级、独立调整多路输出离线式电源IC的新成员。该氮化镓开关IC采用了PI专有的PowiGaN™技术制造，并具有极高的多路输出效率，可在反激设计中轻松支持1000VDC额定输入电压，并在需要一个、两个或三个供电电压的应用中实现90%以上的效率。每路输出的调整精度都控制在1%以内，也无需后级稳压器，并将系统效率进一步提高了约10%。
相较于750V的PowiGaN器件，新发布的1700V器件也具有相同的效率。与现有的采用StackFETTM（DER-859样板）的高压解决方案相比，1700V InnoMux2-EP的效率获得大幅提高，开关损耗也极小，所需的元件数目也大大减少。
那为何PI能够将氮化镓的耐压值提高至1700V呢？这与PI采用的独特的功率开关结构相关。氮化镓功率器件的外延结构可分为D-mode（Depletion-mode/耗尽型）和E-mode（Enhance-mode/增强型）两种。其中，耗尽型GaN是常开的，反之增强型GaN则是常关的。
市场上大多数厂商都采用增强型结构，而PI采用的则是耗尽型结构，然后采用级联方式的“共源共栅”架构，在常开的耗尽型氮化镓器件下，串联一个小的MOS管。而MOSFET已经存在很多年，其驱动技术和保护技术都已经非常完善，所以PI利用现有的这种技术来控制耗尽型氮化镓，可以实现一个非常可靠和安全的运作。同时，也更加容易实现更高电压。
PI公司营销副总裁Doug Bailey此前在一个行业会议上就表示，PI推出的1700V氮化镓开关IC是业界首个超过1250V的氮化镓器件。一方面，这一器件让PI所能提供的功率变换开关选项变得越来越丰富，涵盖了从650V到1700V的电压范围，以及从硅，到氮化镓，再到碳化硅的不同材料的器件。另一方面，该款器件的发布也表明，氮化镓技术正在迅速发展，逐渐逼近甚至超越碳化硅的性能。Doug Bailey也表示，“我们的目标就是要取代碳化硅，这是我们公司的使命。”
其实，PI之前就已经推出了1700V的碳化硅器件，那为何还要推出相同电压值的氮化镓器件呢？Jason Yan表示：“主要是出于成本的考虑。众所周知，碳化硅器件的制造是一个高能耗、高成本的过程，还需要独立建造生产线；而氮化镓器件则基于现有的硅生产线就可以进行制造，这样可以显著节省成本。我们致力于用氮化镓开关器件来代替传统的高能耗、价格昂贵的碳化硅器件。”
他以汽车市场为例，目前，许多汽车用户正面临着成本方面的压力，他们也想要需求碳化硅的可替代方案，而PI的氮化镓器件就是很好的选择。
随着PI将氮化镓的额定耐压值提高至1700V，氮化镓器件的应用范围将进一步扩大。目前，氮化镓器件主要应用于功率水平在100W左右的领域，在1KW以上，则是碳化硅的优势应用领域。但目前，氮化镓在慢慢蚕食碳化硅的应用市场。Jason Yan认为，在1KW功率水平，氮化镓将战胜碳化硅成为主要的电源开关技术；在10KW功率水平，氮化镓也已经应用于新的设计中；在100KW，氮化镓也即将得以应用。未来，氮化镓开关将在10W-1MW功率水平之间，占据主导地位。
Jason Yan同时也表示：“对于氮化镓器件，1700V不是顶点，PI未来肯定还会有更高的耐压产品面世。除了耐压增高以外，我们也会将电流能力进一步扩展，因为我们看好氮化镓技术的发展。”
据Yole Group的数据显示，到2029年底，功率氮化镓器件市场规模将达到20亿美元，并将扩展到各个应用领域，与碳化硅器件相比，其成本优势更具吸引力。Jason Yan也表示：“碳化硅技术已经非常成熟，但其成本仍然没有下降，说明它已经面临瓶颈，而氮化镓技术还是一个新兴技术，相信未来会有非常广阔的应用前景，成为一个主流的功率器件材料。”
