電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道 近日，安森美發(fā)布器垂直GaN功率半導(dǎo)體技術(shù)，憑借 GaN-on-GaN 專屬架構(gòu)與多項性能突破，為全球高功率應(yīng)用領(lǐng)域帶來革命性解決方案，重新定義了行業(yè)在能效、緊湊性與耐用性上的標桿。

在全球 AI 數(shù)據(jù)中心、電動汽車等高能耗應(yīng)用推動能源需求激增的背景下，功率半導(dǎo)體的能效與功率密度已成為技術(shù)升級的核心瓶頸。而垂直GaN與目前市面上主流的橫向 GaN 器件不同，該技術(shù)采用單芯片 GaN-on-GaN 設(shè)計，讓電流垂直貫穿芯片本體而非沿表面?zhèn)鲗?dǎo)，這種類似 “建造摩天大樓而非平房” 的創(chuàng)新架構(gòu)，徹底釋放了氮化鎵材料的性能潛力。

其核心優(yōu)勢源于精密的制造工藝與獨特的材料特性：在超過 1000℃（接近火山熔巖溫度）的高精度控制熔爐中，原子以每層十億分之一米的精度逐層沉積，實現(xiàn)晶體的完美均勻性；而氮化鎵本身的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，使鎵原子與氮原子交替堆疊，賦予其遠超立方硅的獨特電子與光學性能。依托紐約錫拉丘茲研發(fā)團隊的深耕，該技術(shù)已斬獲 130 多項全球?qū)＠?，全面覆蓋基礎(chǔ)工藝、器件設(shè)計、制造及系統(tǒng)創(chuàng)新四大核心環(huán)節(jié)。

實測數(shù)據(jù)顯示，垂直 GaN 器件可輕松應(yīng)對 1200V 及以上高壓，能量損耗較傳統(tǒng)方案降低近 50%，同時體積僅為市售橫向 GaN 器件的三分之一。更高的開關(guān)頻率還能將電容器、電感器等無源元件尺寸縮減約一半，實現(xiàn) “更小體積、更低能耗、更低散熱需求” 的三重突破，為高功率系統(tǒng)的輕量化、緊湊化設(shè)計提供了關(guān)鍵支撐。

安森美的垂直氮化鎵技術(shù)采用單芯片設(shè)計，可應(yīng)對1200V及以上高壓，高頻開關(guān)大電流，能效卓越?；谠摷夹g(shù)構(gòu)建的高端電源系統(tǒng)能降低近50%的能量損耗，同時因其更高的工作頻率，因而電容器和電感等被動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。

在 AI 數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，隨著算力需求爆發(fā)式增長，部分數(shù)據(jù)中心耗電量已超越中小型城市，800V DC-DC 轉(zhuǎn)換器的功率密度與成本控制成為關(guān)鍵。垂直 GaN 技術(shù)通過減少元器件數(shù)量，顯著提升轉(zhuǎn)換器功率密度，大幅優(yōu)化單機架成本，為 AI 算力擴張?zhí)峁└咝茉粗巍?br />
電動汽車與充電基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域，該技術(shù)可打造更小、更輕、更高效的車載逆變器，直接提升車輛續(xù)航里程；同時賦能更快、更緊湊、更穩(wěn)健的充電設(shè)備，破解電動汽車 “充電慢、設(shè)備大” 的行業(yè)痛點。

在可再生能源與儲能系統(tǒng)中，垂直 GaN 的高電壓處理能力與低能耗優(yōu)勢，可提升太陽能、風能逆變器的能量轉(zhuǎn)換效率，為電池變流器和微電網(wǎng)提供快速、高密度的雙向供電，助力清潔能源規(guī)?；瘧?yīng)用。

此外，在工業(yè)自動化領(lǐng)域，它能研發(fā)出體積更小、散熱更佳的電機驅(qū)動與機器人系統(tǒng)；在航空航天、國防安全領(lǐng)域，其高可靠性、強穩(wěn)健性與緊湊設(shè)計的特性，正助力打造下一代高性能裝備。

而目前垂直GaN也已經(jīng)成為行業(yè)的一個焦點方向。今年7月，廣東致能CEO黎子蘭博士，在瑞典舉辦的全球氮化物半導(dǎo)體頂尖會議ICNS(國際氮化物半導(dǎo)體會議)上發(fā)表邀請報告，首次報道了廣東致能的垂直GaN HEMT功率器件技術(shù)。

致能半導(dǎo)體全球首次在硅襯底上實現(xiàn)了垂直的GaN/AlGaN結(jié)構(gòu)生長和垂直的二維電子氣溝道(2DEG)。以此為基礎(chǔ)，致能實現(xiàn)了全球首個具有垂直2DEG的常開器件(D-mode HEMT)和全球首個垂直常關(guān)器件(E-mode HEMT)。通過去除生長用硅襯底并在背面制作漏電極，器件實現(xiàn)了垂直的電極結(jié)構(gòu)布局和極高的散熱能力。