从2001年左右开始，化合物半导体氮化镓引发了一场照明革命，从某些方面来看，这是人类历史上最快的技术变革。

SiC 在当今的功率转换领域领先GaN。Cree（现为 Wolfspeed）于2011 年推出了第一个商业上可行的优于硅的 SiC 晶体管。它可以阻挡 1,200 伏特，并且在传导电流时具有80毫欧姆的相当低的电阻。

与GaN相比，SiC具有其他优势。SiC MOSFET 本质上是“fail-open”器件，这意味着如果控制电路因任何原因发生故障，晶体管将停止传导电流。这是一个重要的特性，因为这个特性在很大程度上消除了故障可能导致短路和火灾或爆炸的可能性。

GaN的主要优势是其极高的电子迁移率。电流，电荷的流动，等于电荷的浓度乘以它们的速度。因此，由于高浓度或高速度或两者的某种组合，您可以获得高电流。GaN晶体管是不寻常的，因为流过该器件的大部分电流是由于电子速度而不是电荷浓度。这在实践中意味着，与Si或SiC相比，更少的电荷必须流入设备以将其打开或关闭。这反过来又减少了每个开关周期所需的能量并有助于提高效率。

考虑到这些相对优势和劣势，让我们逐一考虑各个应用程序，并阐明事情可能如何发展：

电动汽车逆变器和转换器

特斯拉在2017年为其Model 3的车载或牵引逆变器采用SiC，这是该半导体的早期重大胜利。在电动汽车中，牵引逆变器将电池的直流电转换为电机的交流电。逆变器还通过改变交流电的频率来控制电机的速度。GaN可能实现的更高开关速度将成为EV逆变器的一个强大优势，因为这些开关采用了所谓的硬开关技术。在这里，提高性能的方法是非常快速地从打开切换到关闭，以最大限度地减少设备保持高电压 和通过高电流的时间。

电网应用

至少在未来十年内，用于额定电压为3kV或更高的设备的超高压电源转换仍将是SiC的领域。这些应用包括有助于稳定电网、将交流电转换为直流电并在传输级电压下再次转换回来的系统，以及其他用途。

手机、平板电脑和笔记本电脑充电器

GaN的高开关速度及其普遍较低的成本使其成为低功率市场（25至500W）的主导者，在这些市场中，这些因素以及小尺寸和稳健的供应链至关重要。

太阳能微型逆变器

近年来，太阳能发电在电网规模和分布式（家庭）应用中都取得了成功。对于每个安装，都需要一个逆变器将太阳能电池板的直流电转换为交流电，为家庭供电或将电能释放到电网。今天，电网规模的光伏逆变器是硅 IGBT和SiC MOSFET的领域。但GaN将开始进军分布式太阳能市场，尤其是。

微型逆变器或传统逆变器系统对现代数据中心至关重要。再加上电池，他们创造了一个不间断的电源，以防止停电。此外，所有数据中心都使用功率因数校正电路，调整电源的交流波形以提高效率并消除可能损坏设备的特性。对于这些，GaN提供了一种低损耗且经济的解决方案，正在慢慢取代硅。

使用绝缘体上硅技术的微波通信系统提供了一种使用高频硅器件的5G+解决方案，其中每个器件的低输出功率都通过大量阵列来克服。GaN和硅将在这个领域共存一段时间。特定应用程序的赢家将取决于系统架构、成本和性能之间的权衡。

宽带隙之战才刚刚开始

如今，SiC在EV逆变器中占据主导地位，而且通常在电压阻断能力和功率处理能力至关重要且频率较低的地方。GaN是高频性能至关重要的首选技术，例如5G和6G基站，以及雷达和高频功率转换应用，例如墙上插头适配器、微型逆变器和电源。

但GaN和SiC之间的拉锯战才刚刚开始。无论竞争如何，一个应用一个应用，一个市场一个市场，我们可以肯定地说，地球环境将成为赢家。随着这一技术更新和复兴的新周期势不可挡地向前发展，未来几年将避免数十亿吨温室气体排放。