國際能源機構（IEA）稱，他們的路線是正確的，而最重要的是科技創(chuàng)新。現(xiàn)在清潔能源領域已經(jīng)吸引了大量的投資，例如，可再生能源、高能源效率和低污染技術等。但是分析家預計該領域在未來的20?30年中將會出現(xiàn)真正的投資激增。
轉變正在進行
在20世紀，當?shù)V物燃料成為第一次工業(yè)革命推動力的時候，我們的經(jīng)濟特點是大量的人工勞動、大型工廠以及物質資料的生產(chǎn)。那時我們認為世界上的資源好像是無限的?，F(xiàn)在我們遇到了資源枯竭、礦物燃料所帶來的限制以及氣候變化的問題，這些問題使我們不得不重新考慮我們的能源消耗并轉而投向對環(huán)境更加友好的方法。
現(xiàn)在，技術創(chuàng)新推動著我們的經(jīng)濟發(fā)展，通過服務和內(nèi)容等非物質資料來改善我們的生活質量。技術創(chuàng)新也將成為解決能源挑戰(zhàn)的關鍵，解決這項挑戰(zhàn)的唯一途徑便是大規(guī)模開發(fā)利用可再生能源，并以一切可以想到的方式來節(jié)省能源。
電子行業(yè)在這項轉變中將承擔重要的角色。用于產(chǎn)生可再生能源的技術，例如光伏系統(tǒng)、非糧食型生物燃料、風能以及混合動力汽車，得到了著名芯片公司的關注。
技術解決方案
不過，引入可再生能源資源來發(fā)電會給現(xiàn)有的電力網(wǎng)絡基礎設施帶來新的挑戰(zhàn)：
如何解決負載數(shù)量的增多，如何將各種非本地的能量來源集成到同一電力網(wǎng)格上，如何解決不同能量來源之間的波動（考慮到風力發(fā)電廠），如何更高效地傳送電力，如何確保電力供應的高可靠性和高穩(wěn)定性，這些都是我們面臨的新挑戰(zhàn)。
這些挑戰(zhàn)推動著“智能電網(wǎng)”向前發(fā)展。智能電網(wǎng)將有助于實現(xiàn)可再生能源和傳統(tǒng)能源的高效集成，根據(jù)資源的可用性和用戶的需求來管理電力分配。同大多數(shù)即將出現(xiàn)的新型節(jié)能技術一樣，智能電網(wǎng)的發(fā)展將由功率轉換系統(tǒng)的進步所推動，特別是功率電子器件的進步。其結果將是，能源供應的效率和可靠性提高，而能源消耗反而降低。
除了改變行為以及提倡在住宅和辦公建筑中進行節(jié)能活動之外，一些新的技術解決方案，例如，基于傳感器的高效智能的ICT（信息與通信技術）系統(tǒng)、更高效的功率轉換以及固態(tài)照明，將會有助于減少能源消耗。
功率電子技術的角色
用于產(chǎn)生和轉換能量的功率電子技術覆蓋了ICT的供電、電機驅動，太陽能轉換器以及混合動力電動車輛等大量應用?，F(xiàn)在，超過60%的電能會流經(jīng)硅基器件。改善功率電子系統(tǒng)的性能似乎日益成為顯著降低電力消耗的關鍵因素。
必須開發(fā)出能夠在高電壓、高電流密度和高溫條件下工作的更高效、更快且更可靠的固態(tài)器件。對于半導體開發(fā)人員來說，這是非常具有挑戰(zhàn)性的。功率電子器件正在接近硅材料的固有極限。
能源產(chǎn)生器件的進一步創(chuàng)新和改善將需要使用寬帶隙半導體，后者能夠用于生產(chǎn)具有較高擊穿電壓的器件。其中，最好的備選材料似乎是III族氮化物寬帶隙材料，因為它們同時具備高電壓和高電子速度，從而顯著降低了在高壓下的開關和傳導損耗。
這些寬帶隙半導體將成為更新、更清潔技術的基礎，例如，在混合動力汽車行業(yè)或太陽能轉換器中。的確，盡管它們僅僅代表了整個半導體市場大約10%的份額，但是功率電子行業(yè)的復合增長率（>11%）要高于整個半導體行業(yè)（大約7%）。
但是，當新型功率電子技術的成本與現(xiàn)有解決方案不相上下時，它只能作為現(xiàn)有技術的替代者或新技術的催生者來被市場接受。因此，最為重要的是找到能夠提供性能和成本最佳結合點的材料和工藝。氮化鎵（GaN）被證明就是這樣的一種材料。
在IMEC，我們曾對擊穿電壓超過1000V的硅基GaN開關器件進行了演示，其傳導損耗要比現(xiàn)有最好的Si基功率電子器件低一個數(shù)量級。更高的開關頻率還允許我們顯著地減小功率轉換器的尺寸，為功率電子的更高密度集成開啟了非常有趣的前景。另外，GaN具有非常有前途的低功耗前景。
現(xiàn)在，GaN等寬帶隙半導體是通過在昂貴的小直徑襯底（例如，藍寶石和SiC）上外延生長得到的。使用Si作為III族氮化物元件的襯底不僅更便宜，而且具有通過增加晶圓直徑來降低成本的良好前景。
3族氮化物是目前唯一能夠在直徑6英寸的晶圓上生長的寬帶隙半導體，非常有可能在短期內(nèi)用于更大的晶圓直徑。有人曾在200mm硅晶圓上生長過GaN。
最后一點也不容忽視：如果能夠開發(fā)出與硅工藝流程兼容的工藝，那么也可以通過利用硅基技術的經(jīng)濟規(guī)模優(yōu)勢來降低硅基GaN的成本。這些正是IMEC對硅基GaN技術研究的關鍵推動力。
此外，最近IMEC基于雙異質結FET結構的生長，將高擊穿電壓和低導通電阻結合在一起并實現(xiàn)了器件的E-模式運轉。為了安全起見，應用通常需要E-模式運轉。這些成果使得IMEC極有可能在硅基GaN功率器件市場上獲得巨大機遇。
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