GaN材料的優(yōu)勢體現(xiàn)在耐高溫，耐高壓以及更快的開關(guān)速度，從而帶來了器件更低的開態(tài)電阻，更精簡的設(shè)計，更高的工作溫度以及更好的能效；在終端體現(xiàn)為更高的功率密度，更小的體積。自GaN器件商用以來，以硅基GaN為基礎(chǔ)的HEMT平臺在各大應(yīng)用領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)展，例如消費類電子，工業(yè)電子，數(shù)據(jù)中心，能源，電動汽車等。根據(jù)行業(yè)預(yù)測，以硅基GaN IC為基礎(chǔ)的功率半導(dǎo)體可以廣泛覆蓋80V-1000V， 10W~100kW應(yīng)用，市場潛力有望超過100億美元。“以GaN快充為代表的消費電子應(yīng)用，標(biāo)志著GaN功率器件大規(guī)模商用的開始。”在2022集邦咨詢化合物半導(dǎo)體新應(yīng)用前瞻分析會上，晶湛半導(dǎo)體高級經(jīng)理朱鈺表示。晶湛半導(dǎo)體：創(chuàng)新推動GaN走向更廣闊的功率電子應(yīng)用
晶湛半導(dǎo)體是一家提供GaN外延解決方案的專業(yè)外延代工商。在電力電子方面，主要提供各種不同尺寸硅晶圓上GaN HEMT外延片，廣泛涵蓋了200V, 650V, 1200V甚至更高壓的應(yīng)用場景，并能提供耗盡型（D-mode）與增強(qiáng)型（E-mode）兩種外延結(jié)構(gòu)。在規(guī)模量產(chǎn)的質(zhì)量管控方面，晶湛半導(dǎo)體通過優(yōu)化AlN成核層及運用應(yīng)力控制技術(shù)，確保了外延片優(yōu)異的晶體質(zhì)量，整片的耐壓和平整度實現(xiàn)了均勻一致；除了消費電子中常用的650V HEMT外延片產(chǎn)品外，晶湛也在推動GaN走向更大的電力電子應(yīng)用空間。在高電壓和大電流方面創(chuàng)新性地引入 Multi-Channel多溝道異質(zhì)外延結(jié)構(gòu)，通過若干個垂直集成的二維電子氣（2DEG）通道，在保持高電子遷移率的同時增加溝道中的載流子密度，從而有效地降低了導(dǎo)通電阻和發(fā)熱。相關(guān)研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表于行業(yè)頂級期刊Nature Electronics，IEEE EDL，以及國際頂級會議IEDM，引起了廣泛的關(guān)注。
會上，朱鈺重點介紹了晶湛半導(dǎo)體近期在300mm大尺寸GaN-on-Si外延方面所取得的技術(shù)突破。2021年9月，晶湛半導(dǎo)體通過運用其完全自主知識產(chǎn)權(quán)的相關(guān)專利技術(shù)，優(yōu)化了AlN成核層和材料應(yīng)力控制技術(shù)，率先在全球首次發(fā)布了一系列用于功率半導(dǎo)體器件的高質(zhì)量300mm GaN-on-Si HEMT外延片，在滿足大規(guī)模量產(chǎn)和應(yīng)用所需的漏電要求前提下，成功覆蓋200V，650V，1200V等不同擊穿電壓應(yīng)用場景需求，厚度不均勻度減小至0.3%，晶圓翹曲Bow<50μm。朱鈺表示，“大尺寸硅基氮化鎵外延技術(shù)使得GaN-on-Si電力電子器件兼具了GaN優(yōu)異的高頻高壓特性和硅CMOS工藝線的可量產(chǎn)特性，標(biāo)志著硅基氮化鎵與硅CMOS工藝線的尺寸完全兼容，必將鼓舞大功率集成電路和片上系統(tǒng)（SoC）的發(fā)展，并進(jìn)一步提高GaN功率芯片性能，降低GaN電力電子器件和系統(tǒng)成本，為實現(xiàn)“碳達(dá)峰碳中和”目標(biāo)提供堅實的保障。”
