電子發燒友網報道(文/梁浩斌)今年一月,電子發燒友網曾報道專注于垂直GaN器件的美國GaN IDM初創公司NexGen Power Systems破產倒閉;而在今年3月,另一家位于美國紐約州的垂直GaN器件公司Odyssey也宣布變賣旗下的晶圓廠資產,并在出售資產后解散公司。
這兩家公司此前都擁有自己的晶圓廠,并都推出了性能指標亮眼的垂直GaN器件工程樣品,但都倒在了量產前的道路上。而另一邊功率GaN行業在充電頭應用中爆發之后,已經拓展到各大電源應用領域,近年英飛凌、瑞薩等功率半導體巨頭也在積極并購市場上的GaN芯片公司。
盡管一些專注于垂直GaN的公司已經倒下,但從技術上看,垂直GaN依然具備很大的應用前景。
襯底成本高,無法支撐垂直GaN落地
垂直GaN中“垂直”是指器件的結構,簡單可以理解為器件中陽極和陰極相對的位置,目前大多數硅基GaN器件是平面型結構,即陽極和陰極處于芯片同一平面上,導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,導通電流是豎向流動。
由于器件結構上的優勢,在相同的器件面積下,可以通過增加位于晶體管內部的漂移層(用于傳導電流)的厚度,來提高電壓等級,能夠用于更高電壓的應用中;同時,電流導通路徑的面積大,可以承受較高的電流密度。
另外,垂直結構能夠更容易產生雪崩效應,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生,隨后導致雪崩電流增加柵源電壓并且溝道打開并導通。這是一種設備自我保護的重要屬性,如果器件兩端電壓或導通的電流出現峰值,擁有雪崩特性的器件就可以吸收這些電涌并保持正常運行,在工業領域有很大的應用空間。
一般來說,目前主流的功率GaN都建立在硅基、SiC基等襯底上,由于GaN與其他襯底材料晶格匹配度較低,為了材料生長以及電學特性,需要在襯底與GaN外延層之間加入一層“緩沖層”,比如AlN/AlGaN。
但與橫向器件不同的是,垂直GaN器件峰值電場往往出現在遠離表面的位置,從而增強抗擊穿的魯棒性,但這也導致了垂直結構GaN器件需要建立在GaN襯底上。GaN單晶襯底目前由于制備效率低,價格極高。
目前主流的制作方式是先在藍寶石襯底上生長出GaN厚膜,分離后的GaN厚膜再作為外延用的襯底。據某國內GaN器件廠商透露,目前2英寸的GaN襯底價格高達1.5萬元人民幣,而8英寸硅外延片的市場價不到300元。
包括NexGen 和Odyssey,都采用了GaN襯底來制造垂直GaN器件,成本居高不下或許也是商業上失敗的重要原因。
垂直GaN領域持續創新,中國專利崛起
盡管商業化進展目前不太理想,但作為性能上具備優勢的技術路線,業界從研究機構到公司,都在持續投入到垂直GaN的開發和創新當中。
比如前面提到GaN襯底成本過高的問題,實際上目前業界也出現了一些不需要GaN襯底的垂直GaN器件制造方法,比如今年2月北京理工大學和北京大學的合作團隊開發了一種使用超薄AlGaN緩沖層,基于SiC襯底的垂直GaN SBD器件。
去年10月,日本兩家公司OKI(沖電氣工業株式會社)和 信越化學合作開發了一項新技術,據稱可以降低垂直GaN器件90%的制造成本。這種技術采用信越化學專門為GaN外延生長而開發的QST基板,由于熱膨脹系數與GaN相匹配,因此在生長GaN外延的過程中缺陷密度極低,可簡化緩沖層,降低生長時間,提升制備效率。
同時8英寸QST襯底的成本與2英寸GaN襯底的成本大致相同,因此可以大幅降低器件的制造成本。
在技術創新的背后,從專利的數量也能夠看出垂直GaN領域的活躍情況。
根據knowmade的報告,垂直GaN功率器件的專利開發從2005年開始起步,早期主要由日本公司,包括住友電工、羅姆、豐田等公司領導;在2009到2012年陷入了瓶頸期,每年的發明專利數量較少;2013年在住友電工、豐田、首爾半導體、Avogy(2017年轉讓專利到NexGen)等玩家推動下,專利活動迎來了爆發。
后續富士電機、電裝、松下、博世等玩家的加入,為垂直GaN功率器件領域注入了新鮮血液。而從2019年開始,中國山東大學和西安交通大學開始進入垂直GaN領域的開發,并獲得大量新的專利IP;在企業方面,聚力成半導體則成為了垂直GaN領域重要的中國公司之一。
報告中還提到,近幾年中國大學研究機構開始加強對知識產權的重視,特別是西安電子科技大學和電子科技大學。這也意味著國內大學研究機構在垂直GaN賽道上正在產出創新的技術,并利用專利組合來推動國內垂直GaN技術的發展。
當然,整體來看,日本依然在垂直GaN的知識產權領域占有主導位置,這與日本在GaN材料領域起步較早有很大關系。
寫在最后
垂直GaN作為下一代功率半導體的重要技術之一,商業落地受到很多方面的制約,產業投資規模實際上也稱不上大。但創新技術往往距離實用落地僅一步之遙,持續的投資是支撐新技術落地的唯一路徑,正如近一年里倒閉的兩家垂直GaN公司,都倒在了產品量產前夕。也希望隨著產業鏈的成熟以及新的降本技術出現,能夠讓垂直GaN更快幫助不同領域的應用升級。
聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。
舉報投訴
-
GaN
+關注
關注
19文章
1766瀏覽量
68026 -
功率半導體
+關注
關注
22文章
964瀏覽量
42460 -
破產
+關注
關注
0文章
11瀏覽量
6795
發布評論請先 登錄
相關推薦
功率GaN,炙手可熱的并購賽道?
? 電子發燒友網報道(文/梁浩斌)繼去年英飛凌收購GaN Systems之后,2024年1月,另一家汽車芯片大廠瑞薩也收購了功率GaN公司Transphorm。 ? Transphorm在2022
禾川科技與印度兩家公司完成合作簽約儀式,進一步推進全球化布局
2月21日,禾川科技正式與印度RK Automation 以及 Fusion-TECH Mechatronix 兩家公司完成合作簽約儀式。
初創公司突然倒閉,垂直GaN量產進展如何?
電子發燒友網報道(文/梁浩斌)今年1月,美國GaN初創公司NexGen Power Systems突然被曝人去樓空,工廠被關閉,據消息稱該公司在2023年圣誕節前夕就已經破產倒閉。Ne
惠普科技(上海)有限公司注銷,對其他兩家公司無影響
據了解,在注銷日前,惠普旗下在上海共有三家公司,專注于各自領域的業務發展。其中,惠普貿易(上海)有限公司主要負責打印機與計算機的銷售以及相關產品進口、物流配送等任務;惠普信息技術研發(上海)有限公司則聚焦于惠普產品的研發服務。
西部數據合并案陷入僵局 閃存業務拆分成兩家公司
西部數據(Western Digital)宣布計劃將其閃存業務與硬盤驅動器業務分拆為兩家獨立上市的公司。這一決定是為了滿足激進投資者埃利奧特(Elliott Management)的要求,并因應市場變化和競爭壓力。
CW32系列微控制器量產前檢查清單分享
本文檔為基于CW32系列微控制器的設計量產提供建議,也可作為調試新設計時的參考文檔。
?第一章描述 MCU 量產前必須關注的硬件配置要求
?第二章描述 MCU 量產前必須關注的軟件配置要求
發表于 09-15 06:43
低成本垂直GaN(氮化鎵)功率器件的優勢
GaN因其特性,作為高性能功率半導體材料而備受關注,近年來其開發和市場導入不斷加速。GaN功率器件有兩種類型:水平型(在硅晶圓上生長GaN晶體)和垂直型(原樣使用
發表于 09-13 15:05
?747次閱讀
東莞兩家PCB上市公司加速逆周期產能布局
生益電子主營業務為印制電路板的研發、生產和銷售,而生益科技則專注于覆銅板和粘結片業務。綜合兩家企業的中報,其盈利大幅下滑的主要原因為PCB行業需求疲軟、價格競爭激烈,導致兩家公司產品毛利率同比下降。
芯片量產前:多次投片,走過漫長的路
不同公司拼Wafer,得有個規則,MPW按SEAT來鎖定面積,一個SEAT一般是3mm*4mm的一塊區域,一般晶圓廠為了保障不同芯片公司均能參與MPW,對每家公司預定的SEAT數目會限制;(其實SEAT多了,成本也就上去了,MP
一種基于全HVPE生長的垂直GaN肖特基勢壘二極管
近日,由深圳大學和深圳信息職業技術學院組成的科研團隊,研發出了“基于全HVPE生長、具有創紀錄的高品質優值(1.1 GW/cm2)的垂直GaN肖特基勢壘二極管“,并以“Vertical GaN
簡述SMT貼片加工制造務必做好的一些產前準備工作
SMT貼片加工從試樣到量產階段都需要我們做好充分的產前準備工作,確保所有物料能夠順利上線,避免各種停線找料事故的發生
發表于 05-18 09:52
?584次閱讀
評論