環保意識的提高與新能源電動汽車（BEVs）需求的增長，推動了對更優質、無缺陷功率半導體解決方案的研發。而寬禁帶功率半導體氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）為此提供了全新可能。然而，如何在生產過程中滿足嚴苛的質量要求并盡可能保證產品的100%可靠性，依然是個待解的難題。在功率集成電路（IC）制造過程中，除了需兼顧產品可靠性外，降低芯片成本以吸引更多消費者購買電動汽車，也成為了當前的一大挑戰。為了應對這些問題，制造商已開始從現有的150mm晶圓轉向更大的200mm晶圓。

目前，GaN在智能手機的快速充電器中的應用帶來的收益巨大。據Yole Développement的最新研究報告數值預測，GaN在消費者手機充電市場上占有的份額預計在2026年將達到5.97億美元，2020-2026年CAGR達72%。最近Apple發布了其140W MagSafe充電器，引發了行業對GaN解決方案在快速充電市場的關注，預計其應用滲透率到2025年將達到52%。

當前所有GaN電源設備主要是橫向的而非垂直的。當應用中需要更高的電壓時，SiC可能更適合。因為，要增加擊穿電壓，就需要相應增加晶片尺寸和表面厚度。然而，升級技術后的應用可能性已在逐步展現。Imec和AIXTRON成功研發出在200mm QST襯底上的氮化鎵緩沖層，使其可應用于1200V，并成功使擊穿電壓超過1800V。如果這項技術的可行性獲得了證實，將會解鎖在電動汽車領域利用高電壓氮化鎵應用的可能性。

現階段GaN應用研發中，橫向GaN HEMT的軟擊穿和柵極泄露電流問題依舊比較突出。這也是部分研發機構將重點放在低電流和約650伏特電壓的原因。對于更高電壓(> 1,200V)，可能需要尋求其他新興襯底作支持，例如SOI，QST，或者允許垂直GaN器件的整塊GaN。然而，這些新襯底的供應鏈還處在開發階段，成本較高且產量較低，未來普及還需時間。

在硅基底上沉積氮化鎵層的過程中，由于硅和氮化鎵之間的晶格和熱膨脹系數不匹配，可能會在氮化鎵層中產生致命的缺陷。為了減小這種不匹配的影響，這需要建立一種復雜的緩沖層和外延工藝。外延工藝的開發常與制造商的內部流程密切相關，其復雜性不言而喻。產業目前正在從傳統的六英寸平臺轉向八英寸平臺以滿足價格壓力和高需求量，這無疑需要更多的外延研發以確保產品的均勻性和良品率。

Imec和AIXTRON的研究人員在200mm的QST襯底上成功地培育了適用于1200V應用的氮化鎵緩沖層，并使硬擊穿電壓超過了1800V。這一成果為高電壓氮化鎵應用在電力電子領域打開了一道新的大門，這在之前只能通過使用碳化硅技術才能實現。

如同在大多數半導體應用中一樣，當前主要的橫向GaN HEMT容易發生表面擊穿和柵極泄露電流，這使一些參與者將重點放在低電流和零到650伏特的電壓上。關于更高電壓（> 1,200V）的應用，新的襯底材料，如SOI和QST，可能具有更大的吸引力。與硅等材料相比，氮化鎵在測試、檢查以及可靠性方面的參考數據相對較少。然而，由于氮化鎵半導體的應用已得到證實，對其在工藝過程中所需覆蓋的主要難關的認識也在持續提高。測試方法也正朝著進一步的標準化發展，在未來可望對應用于更高電壓場合的器件具有更好的可靠的判斷能力。

當前各種氮化鎵技術正在加速向200mm過渡，以期降低生產成本，使氮化鎵寬禁帶功率半導體技術在混合型和全電動汽車、消費電子產品、智能手機以及其他產品的制造中得到廣泛應用。然而，制造者們是否能適當地降低成本，并保穩較新版本的氮化鎵技術的制程穩定性，仍是一項未知挑戰。