電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）今年1月，美國GaN初創(chuàng)公司NexGen Power Systems突然被曝人去樓空，工廠被關(guān)閉，據(jù)消息稱該公司在2023年圣誕節(jié)前夕就已經(jīng)破產(chǎn)倒閉。NexGen成立于2017年，專注于垂直GaN器件的研發(fā)和生產(chǎn)，成立以來獲得了紐約州合計(jì)超過1億美元的資助，并擁有一家晶圓廠。

值得一提的是，NexGen去年還有多項(xiàng)重大進(jìn)展，包括他們在年初宣布已開始發(fā)運(yùn)首批700V和1200V垂直GaN器件的工程樣品，并且預(yù)計(jì)在2023年第三季度全面量產(chǎn)。在去年6月，NexGen還與通用汽車獲得了美國能源部的資助，共同開發(fā)基于GaN的電動汽車電驅(qū)逆變器。

雖然公司已經(jīng)倒閉，但垂直GaN的應(yīng)用進(jìn)展依然值得我們關(guān)注。

什么是垂直GaN？

垂直GaN中“垂直”是指器件的結(jié)構(gòu)，簡單可以理解為器件中陽極和陰極相對的位置，目前大多數(shù)硅基GaN器件是平面型結(jié)構(gòu)，即陽極和陰極處于同一平面上，導(dǎo)通電流在器件中橫向流動；而垂直型GaN一般是基于GaN襯底，GaN襯底底面為陰極，陽極則位于上方，導(dǎo)通電流是豎向流動。

這就類似于目前大功率的MOSFET器件，高電壓等級和電流等級的MOSFET器件，基本都采用垂直型的結(jié)構(gòu)。

相比橫向的硅基GaN或是碳化硅基GaN器件，垂直GaN器件由于采用了GaN襯底同質(zhì)外延層，具有更低的位錯(cuò)密度，器件可靠性高，性能也更高。而具體到器件上，GaN二極管和晶體管都能采用垂直結(jié)構(gòu)。

垂直GaN的優(yōu)勢

與橫向或者說是平面結(jié)構(gòu)GaN器件相比，垂直結(jié)構(gòu)的GaN擁有諸多優(yōu)勢。首先是前面提到的，采用了GaN襯底同質(zhì)外延層，具有更低的位錯(cuò)密度，外延層缺陷密度低，器件可靠性更高；

第二是由于器件結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，在相同的器件面積下，可以通過增加位于晶體管內(nèi)部的漂移層（用于傳導(dǎo)電流）的厚度，來提高電壓等級，能夠用于更高電壓的應(yīng)用中；同時(shí)，電流導(dǎo)通路徑的面積大，可以承受較高的電流密度。

另外，垂直結(jié)構(gòu)能夠更容易產(chǎn)生雪崩效應(yīng)，在超過擊穿電壓的情況下，雪崩最初通過反向極化柵源二極管發(fā)生，隨后導(dǎo)致雪崩電流增加?xùn)旁措妷翰⑶覝系来蜷_并導(dǎo)通。這是一種設(shè)備自我保護(hù)的重要屬性，如果器件兩端電壓或?qū)ǖ碾娏鞒霈F(xiàn)峰值，擁有雪崩特性的器件就可以吸收這些電涌并保持正常運(yùn)行，在工業(yè)領(lǐng)域有很大的應(yīng)用空間。

目前，業(yè)內(nèi)在垂直GaN器件上商業(yè)落地進(jìn)展最快的大概是美國Odyssey 公司，該公司在去年第一季度宣布已經(jīng)向客戶提供樣品，而最快在2023年第四季度之前還將會提供更多樣品。

去年NexGen也表示已開始發(fā)運(yùn)首批700V和1200V垂直GaN器件的工程樣品，據(jù)公司介紹，其1200V垂直GaN E-Mode Fin-jfet是唯一在1.4kV額定電壓下成功實(shí)現(xiàn)高頻開關(guān)的GaN器件，當(dāng)時(shí)還宣稱這些器件預(yù)計(jì)將于2023年第三季度開始全面生產(chǎn)。

當(dāng)然，現(xiàn)在NexGen也已經(jīng)倒閉，而他們的產(chǎn)品和技術(shù)將流向何方，還是未知數(shù)。

另外，日本信越、歐洲YESvGaN項(xiàng)目、國內(nèi)的蘇州納米所、中鎵科技等研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)都在垂直GaN領(lǐng)域持續(xù)投入研發(fā)，國內(nèi)西安電子科技大學(xué)和電子科技大學(xué)也在垂直GaN的專利上較為領(lǐng)先。