電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）最近，又有國內GaN廠商成功突破1200V GaN器件技術。7月26日，宇騰科技在社交平臺上宣布公司自主研發(fā)生產的藍寶石基GaN功率器件工作電壓達到1200V，已進入量產階段并通過可靠性測試。

1200V藍寶石基GaN器件

據(jù)介紹，目前宇騰科技的1200V GaN功率器件已量產四種規(guī)格的型號，包括150mΩ/12A、100mΩ/15A、75mΩ/22A和50mΩ/30A。另外25mΩ/60A規(guī)格的產品目前正在開發(fā)測試中，預計2024年Q4實現(xiàn)量產。

公司表示，這一突破證明藍寶石基GaN在功率器件市場具有巨大潛力，能夠為新能源汽車領域帶來更高的性能、更低的成本和更長的續(xù)航。相較于硅基GaN，藍寶石基GaN提供了更高的電絕緣性能，這使得藍寶石基GaN功率器件能夠實現(xiàn)超過1200V的關態(tài)擊穿電壓，同時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、晶體質量高、尺寸大、導電、導熱性好，熱穩(wěn)定性好等。不過，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，這種低適配性導致硅襯底上無法直接長氮化鎵外延層，需要長多道緩沖層來過渡，因此外延層質量水平就比碳化硅基差不少，良率也比較低，大約為60%。

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

當然也有基于碳化硅襯底的GaN功率器件，不過主要用于射頻領域和光電領域。而基于藍寶石襯底GaN功率器件，目前也有PI、Transphorm等國際大廠在堅持這條路線。藍寶石襯底的優(yōu)勢是穩(wěn)定性強，具有高絕緣性，所以會被用于制作高耐壓的功率器件。但同時它也有缺點，比如與氮化鎵晶格失配和熱失配大、不導電、倒裝焊工藝復雜、價格昂貴且導熱性能差等。

各大廠商推出的高壓GaN產品

為了拓寬GaN功率器件的應用領域，業(yè)界目前也在積極開發(fā)更高耐壓的GaN器件。今年年初電子發(fā)燒友網(wǎng)就有報道，致能科技團隊與西安電子科技大學廣州研究院/廣州第三代半導體創(chuàng)新中心郝躍院士、張進成教授團隊等合作攻關，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體創(chuàng)新中心中試平臺，成功在6英寸藍寶石襯底上實現(xiàn)了1700V GaN HEMTs器件。

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

2023年，目前已經被瑞薩收購的Transphorm公布了其1200V功率GaN器件的仿真模型和初步數(shù)據(jù)，這款產品基于藍寶石基氮化鎵外延片制造，擁有70mΩ的導通電阻、±20 Vmax柵極穩(wěn)健性、低 4V柵極驅動噪聲抗擾度、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，目前市場上1200V及以上的GaN功率器件均是基于藍寶石襯底，證明目前行業(yè)高耐壓GaN功率器件的技術路線上選擇正在趨同。

小結：

在電動汽車800V高壓逐漸成為主流的今天，GaN功率器件達到1200V，將會有更大的上車機會。除此之外，在儲能、光伏、工業(yè)等領域，可能會有更大的市場空間，相信很快我們能夠在汽車領域看到更多GaN驅動的部件出現(xiàn)。