讓我們一起實現氮化鎵的可靠運行

我經常感到奇怪，我們的行業為什么不在加快氮化鎵 (GaN) 晶體管的部署和采用方面加大合作力度;畢竟，大潮之下，沒人能獨善其身。每年，我們都看到市場預測的前景不太令人滿意。但通過共同努力，我們就能夠大大增加這項高能效技術的市場滲透能力。

如果GaN取得勝利，我們將都是贏家。世界范圍內的能效只需提高1%，我們就能關閉45個火力發電廠。在日常生活中，我們已經目睹了GaN技術的部署和采用——其實直到幾個月前，我還沒發現這一點，因為我女兒問我GaN長什么樣子，我才意識到，在家中的節日彩燈中有數百個GaN啊：那是GaN LED里使用的GaN。

GaN可靠性是一個不錯的合作主題。即使GaN晶體管現在通過了傳統硅質量檢測應力測試，即“qual”，其采用仍然很慢。這是因為“qual”并不能保證低用戶退貨率，其原因在于它是基于硅材料的。雖然通過“qual”測試對于器件的生產制造、質量和可靠性具有重要的意義，但它并不能表明器件使用壽命、故障率和應用相關性方面對GaN晶體管的意義。開發人員有多種選擇，即使硅材料解決方案體積更大且能耗更高，但是它們已經過了測試。

對于采用GaN的開發人員來說，他們需要有信心去相信部件在預計的使用壽命內能夠穩健耐用地運行。在TI，我們始終在深入思考這意味著什么，并將其歸結為圖1中所表示的2個項目。首先，傳統硅技術方法需要針對GaN和其故障模式進行拓展。第二，應力測試需要包括電源管理的開關條件，而這是傳統硅材料qual測試無法解決的。

圖1：GaN質量鑒定需要現有硅方法體系的擴展，并且需要增加實際使用情況下的應力測試

當一個行業攜起手來共同開發標準時，這些標準就會被認為是可信的。預測的可靠性標準需要對技術和其故障模式，以及在測試、質量鑒定和產品運行方面的知識深入了解。預測性標準的優勢在于極大加快了市場普及，而第一步就是意識到現有技術的不足和缺陷。

我首先在一份白皮書中(確定 GaN 產品可靠性的綜合方法)對這個問題進行說明。這份白皮書引發了業內的討論，這也促使我們將這個對話延續下去，我們在今年3月召開的應用電力電子會議 (APEC) 上提交了一份行業對話論文，并且接受IEEE國際可靠性物理學討論會 (IRPS) 技術委員會的邀請。我們希望本次對話能夠進一步擴展至工作組層面，并且在其他人也針對這個重要話題發表看法時拓展工業領域的協作。

TI正在通過可靠且值得信賴的GaN產品努力打造一個能效更高的未來，同時也將數年的硅制造專業知識和先進器件開發技術引入到GaN中。TI一直充分利用現有的生產制造基礎設施和能力，使600V GaN工藝符合要求。為了確保可靠性和穩健耐用性，在對TI的器件進行測試時，TI所使用的GaN特定測試方法的有效性遠遠超過了傳統硅質量鑒定做法。

借助于合格的器件，電源設計人員能夠實現GaN的滿功率運行，從而打破市場普及阻礙，而最為重要的一點是，這使我們有可能生活在一個能效更高的世界中。