我們這一代面臨的最大挑戰是對能源的需求不斷增長。在許多社會變革的推動下，全球人均用電量在過去 30 年中增長了 50%。我們家中的電器越來越多，所以家里的電源插座也越來越多。我們見證了消費技術的蓬勃發展：手機、電腦、筆記本電腦和手表都開始發揮作用。我們看到了以前從未見過的各種尺寸的電機——從玩具到車輛的支撐系統，再到躺椅，再到園藝工具，再到救生帶。當然，我們現在已經進入了電動汽車(EV) 的時代，電動飛機也在開發中。預計這種數字化和電氣化趨勢將繼續并加速。

今天的數據中心使用全球約 1% 的電能。預計到 2030 年，處理、大數據分析、加密貨幣挖掘、流數據、人工智能等將消耗全球 20% 以上的電力需求，其中 7% 的電力將僅用于為數據中心供電。縱觀全局，我們看到傳統燃料即將耗盡——最重要的是，全球變暖。在 2016 年的《巴黎協定》中，各國承諾減少排放，許多國家現已正式承諾到 2050 年實現氣候中和或凈零排放。最近在格拉斯哥舉行的 COP26 峰會上就加強這些目標達成了進一步承諾。

功率半導體制造商已承擔責任，因為我們的產品是碳中和的推動者。作為工程師，我們必須提高電源轉換效率，這需要標準芯片以外的解決方案。

硅 FET 和由兩種寬帶隙 (WBG) 材料制成的器件的理論物理極限：碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN)。硅顯然得益于多年的發展，但也有其局限性。對于相對較新的技術，SiC 和 GaN 的性能已經超越了傳統硅的極限，并且只能改進，因此 WBG 在實現未來幾十年的挑戰中發揮重要作用的大門是敞開的。

基于 Yole Développement 的 2021 年報告的 GaN 預測增長：市場處于早期階段，但在未來幾年將呈指數級增長，到 2026 年復合年增長率將超過 70%。這是一個很好的指標，表明將需要 WBG 來解決我們的整體電力挑戰：在新應用中使用電力以最負責任的方式。

要評估采用 GaN 作為一項新技術，我們必須考慮四個關鍵點：

性能：WBG 產品的快速開發和采用已經實現了幾年前無法想象的性能水平——事實上，如果沒有 WBG 設備，一些新的項目要求是不可能實現的。然而，仍有大量研究和創新工作要做，特別是對于 GaN，因為雖然目前的性能水平已經很有吸引力，但還沒有接近其理論性能極限。

成本：硅解決方案具有易于理解和接受的成本/性能水平。相比之下，今天，價格較高的 WBG 設備主要針對性能是關鍵因素的高級應用。然而，GaN 成本將會降低，從而允許 WBG 技術的普及，正如我稍后將展示的那樣。

可用性：這是半導體領域的一個關鍵因素——只有在設備可用且供應安全的情況下，新技術的實施才能變得廣泛。

可靠性：這包括所有其他考慮因素——它適用于產品性能、商業可持續性和可用性保證。所有這些元素都必須可靠。

審核編輯 黃昊宇