10月31日，安森美官微宣布推出垂直氮化鎵（vGaN）功率半導(dǎo)體，為相關(guān)應(yīng)用的功率密度、能效和耐用性樹立新標(biāo)桿。該技術(shù)在安森美紐約錫拉丘茲的工廠研發(fā)和制造，并已獲得涵蓋垂直GaN技術(shù)的基礎(chǔ)工藝、器件設(shè)計(jì)、制造以及系統(tǒng)創(chuàng)新的130多項(xiàng)全球?qū)＠?/p> 
圖片來源：安森美
據(jù)介紹，安森美的垂直氮化鎵技術(shù)采用單芯片設(shè)計(jì)，可應(yīng)對1,200伏及以上高壓，高頻開關(guān)大電流，能效卓越。基于該技術(shù)構(gòu)建的高端電源系統(tǒng)能降低近50%的能量損耗，同時(shí)因其更高的工作頻率，因而電容器和電感等被動(dòng)元件尺寸可縮減約一半。而且，與目前市售的橫向GaN器件相比，垂直氮化鎵器件的體積約為其三分之一。此外，安森美目前已開始向早期客戶提供700V和1200V器件樣品。
安森美是一家專注于推動(dòng)能源效率和創(chuàng)新的半導(dǎo)體供應(yīng)商。作為一家IDM（整合器件制造）公司，安森美在電源管理、傳感和連接等領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。公司致力于通過技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)對全球能源挑戰(zhàn)，其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)、通信、醫(yī)療和消費(fèi)電子等市場。近年來，安森美將戰(zhàn)略重心放在了智能化電源和智能化感知上，尤其在第三代半導(dǎo)體（如SiC和GaN）領(lǐng)域持續(xù)投入，是電動(dòng)汽車和可再生能源市場的關(guān)鍵參與者。
垂直氮化鎵：開啟功率半導(dǎo)體新時(shí)代
傳統(tǒng)的氮化鎵功率器件多采用橫向結(jié)構(gòu)（通常是GaN-on-Si，即在硅襯底上生長氮化鎵），電流沿芯片表面橫向流動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)在高頻低壓應(yīng)用中表現(xiàn)優(yōu)異，但在需要處理高電壓和大電流時(shí)，會受到限制。
垂直氮化鎵（vGaN）的核心特殊性在于采用了GaN-on-GaN技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了垂直電流導(dǎo)通。一方面，垂直結(jié)構(gòu)天然適合承受更高的電壓，因?yàn)閾舸╇妷褐饕Q于垂直方向上的漂移層厚度，能更有效地應(yīng)對1200V及以上的高壓；另一方面，電流垂直流動(dòng)，使得器件設(shè)計(jì)更加緊湊，能在更小的芯片面積上處理更大的功率；并且，使用同質(zhì)GaN襯底（GaN-on-GaN）可以顯著減少晶格失配引起的缺陷，提高器件的可靠性和耐用性。
總的來說，垂直GaN填補(bǔ)了橫向GaN和碳化硅（SiC）之間的應(yīng)用空白，特別是在需要兼顧高壓、高頻和高功率密度的領(lǐng)域，是功率半導(dǎo)體領(lǐng)域的一次重大技術(shù)升級。
在應(yīng)用場景方面，垂直氮化鎵技術(shù)尤其適合對功率密度、熱性能和可靠性有嚴(yán)苛要求的關(guān)鍵大功率應(yīng)用領(lǐng)域。例如AI數(shù)據(jù)中心、電動(dòng)汽車（EV）、可再生能源，以及航空航天等領(lǐng)域。
具體來看，應(yīng)用在AI數(shù)據(jù)中心，可減少元器件數(shù)量，提高AI計(jì)算系統(tǒng)800V DC-DC轉(zhuǎn)換器的功率密度，顯著優(yōu)化單機(jī)架成本；
在電動(dòng)汽車領(lǐng)域可以打造更小、更輕、更高效的逆變器，提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程；應(yīng)用在充電基礎(chǔ)設(shè)施，可以實(shí)現(xiàn)更快、更小、更穩(wěn)健的充電設(shè)備；
應(yīng)用在可再生能源，可以提升太陽能和風(fēng)能逆變器的電壓處理能力，降低能量損耗；儲能系統(tǒng)（ESS）則為電池變流器和微電網(wǎng)提供快速、高效、高密度的雙向供電；
工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域可以開發(fā)體積更小、散熱性能更好、能效更高的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和機(jī)器人系統(tǒng)；在航空航天領(lǐng)域可以打造性能更強(qiáng)、穩(wěn)健性更高、設(shè)計(jì)更緊湊的方案。
結(jié)語
垂直GaN技術(shù)由于技術(shù)壁壘高，全球能實(shí)現(xiàn)突破的企業(yè)較少，安森美此次推出的垂直氮化鎵功率半導(dǎo)體是行業(yè)內(nèi)的一個(gè)重要里程碑，它預(yù)示著GaN技術(shù)正從傳統(tǒng)的中低壓消費(fèi)市場，逐步向高壓、大功率的工業(yè)、汽車和AI數(shù)據(jù)中心等核心基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域滲透，進(jìn)一步加速全球電氣化和能效提升的進(jìn)程。
（集邦化合物半導(dǎo)體 金水 整理）
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