電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）最近，又有國(guó)內(nèi)GaN廠商成功突破1200V GaN器件技術(shù)。7月26日，宇騰科技在社交平臺(tái)上宣布公司自主研發(fā)生產(chǎn)的藍(lán)寶石基GaN功率器件工作電壓達(dá)到1200V，已進(jìn)入量產(chǎn)階段并通過(guò)可靠性測(cè)試。

1200V藍(lán)寶石基GaN器件

據(jù)介紹，目前宇騰科技的1200V GaN功率器件已量產(chǎn)四種規(guī)格的型號(hào)，包括150mΩ/12A、100mΩ/15A、75mΩ/22A和50mΩ/30A。另外25mΩ/60A規(guī)格的產(chǎn)品目前正在開(kāi)發(fā)測(cè)試中，預(yù)計(jì)2024年Q4實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

公司表示，這一突破證明藍(lán)寶石基GaN在功率器件市場(chǎng)具有巨大潛力，能夠?yàn)?a href="http://m.sdkjxy.cn/v/tag/293/" target="_blank">新能源汽車領(lǐng)域帶來(lái)更高的性能、更低的成本和更長(zhǎng)的續(xù)航。相較于硅基GaN，藍(lán)寶石基GaN提供了更高的電絕緣性能，這使得藍(lán)寶石基GaN功率器件能夠?qū)崿F(xiàn)超過(guò)1200V的關(guān)態(tài)擊穿電壓，同時(shí)保持了器件的高電子遷移率和低電阻特性。

目前GaN功率器件普遍基于硅襯底，主要原因是硅片成本低、晶體質(zhì)量高、尺寸大、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，熱穩(wěn)定性好等。不過(guò)，由于硅和氮化鎵之間的熱失配，也就是熱膨脹系數(shù)相差大，和晶格失配很大，這種低適配性導(dǎo)致硅襯底上無(wú)法直接長(zhǎng)氮化鎵外延層，需要長(zhǎng)多道緩沖層來(lái)過(guò)渡，因此外延層質(zhì)量水平就比碳化硅基差不少，良率也比較低，大約為60%。

因此在消費(fèi)電子領(lǐng)域，硅基GaN器件迅速在充電頭領(lǐng)域普及，核心原因除了高頻性能之外，還有快速下降的成本。

當(dāng)然也有基于碳化硅襯底的GaN功率器件，不過(guò)主要用于射頻領(lǐng)域和光電領(lǐng)域。而基于藍(lán)寶石襯底GaN功率器件，目前也有PI、Transphorm等國(guó)際大廠在堅(jiān)持這條路線。藍(lán)寶石襯底的優(yōu)勢(shì)是穩(wěn)定性強(qiáng)，具有高絕緣性，所以會(huì)被用于制作高耐壓的功率器件。但同時(shí)它也有缺點(diǎn)，比如與氮化鎵晶格失配和熱失配大、不導(dǎo)電、倒裝焊工藝復(fù)雜、價(jià)格昂貴且導(dǎo)熱性能差等。

各大廠商推出的高壓GaN產(chǎn)品

為了拓寬GaN功率器件的應(yīng)用領(lǐng)域，業(yè)界目前也在積極開(kāi)發(fā)更高耐壓的GaN器件。今年年初電子發(fā)燒友網(wǎng)就有報(bào)道，致能科技團(tuán)隊(duì)與西安電子科技大學(xué)廣州研究院/廣州第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新中心郝躍院士、張進(jìn)成教授團(tuán)隊(duì)等合作攻關(guān)，采用致能科技的薄緩沖層AlGaN/GaN外延片，基于廣州第三代半導(dǎo)體創(chuàng)新中心中試平臺(tái)，成功在6英寸藍(lán)寶石襯底上實(shí)現(xiàn)了1700V GaN HEMTs器件。

能華半導(dǎo)體在今年3月，發(fā)布了1200V 80mΩ/24A和180mΩ/10.8A兩款GaN器件，能夠在工業(yè)和汽車場(chǎng)景上應(yīng)用，并表示1700V的GaN功率器件也正在積極研發(fā)中。

2023年，目前已經(jīng)被瑞薩收購(gòu)的Transphorm公布了其1200V功率GaN器件的仿真模型和初步數(shù)據(jù)，這款產(chǎn)品基于藍(lán)寶石基氮化鎵外延片制造，擁有70mΩ的導(dǎo)通電阻、±20 Vmax柵極穩(wěn)健性、低 4V柵極驅(qū)動(dòng)噪聲抗擾度、零QRR和3引腳TO-247封裝。

PI也在2023年推出了一款1250V的PowiGaN器件。值得一提的是，目前市場(chǎng)上1200V及以上的GaN功率器件均是基于藍(lán)寶石襯底，證明目前行業(yè)高耐壓GaN功率器件的技術(shù)路線上選擇正在趨同。

小結(jié)：

在電動(dòng)汽車800V高壓逐漸成為主流的今天，GaN功率器件達(dá)到1200V，將會(huì)有更大的上車機(jī)會(huì)。除此之外，在儲(chǔ)能、光伏、工業(yè)等領(lǐng)域，可能會(huì)有更大的市場(chǎng)空間，相信很快我們能夠在汽車領(lǐng)域看到更多GaN驅(qū)動(dòng)的部件出現(xiàn)。