1200V GaN又有新玩家入场，已进入量产

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）最近，又有国内GaN厂商成功突破1200V GaN器件技术。7月26日，宇腾科技在社交平台上宣布公司自主研发生产的蓝宝石基GaN功率器件工作电压达到1200V，已进入量产阶段并通过可靠性测试。
 
1200V蓝宝石基GaN器件
 
据介绍，目前宇腾科技的1200V GaN功率器件已量产四种规格的型号，包括150mΩ/12A、100mΩ/15A、75mΩ/22A和50mΩ/30A。另外25mΩ/60A规格的产品目前正在开发测试中，预计2024年Q4实现量产。
 
公司表示，这一突破证明蓝宝石基GaN在功率器件市场具有巨大潜力，能够为新能源汽车领域带来更高的性能、更低的成本和更长的续航。相较于硅基GaN，蓝宝石基GaN提供了更高的电绝缘性能，这使得蓝宝石基GaN功率器件能够实现超过1200V的关态击穿电压，同时保持了器件的高电子迁移率和低电阻特性。
 
目前GaN功率器件普遍基于硅衬底，主要原因是硅片成本低、晶体质量高、尺寸大、导电、导热性好，热稳定性好等。不过，由于硅和氮化镓之间的热失配，也就是热膨胀系数相差大，和晶格失配很大，这种低适配性导致硅衬底上无法直接长氮化镓外延层，需要长多道缓冲层来过渡，因此外延层质量水平就比碳化硅基差不少，良率也比较低，大约为60%。
 
因此在消费电子领域，硅基GaN器件迅速在充电头领域普及，核心原因除了高频性能之外，还有快速下降的成本。
 
当然也有基于碳化硅衬底的GaN功率器件，不过主要用于射频领域和光电领域。而基于蓝宝石衬底GaN功率器件，目前也有PI、Transphorm等国际大厂在坚持这条路线。蓝宝石衬底的优势是稳定性强，具有高绝缘性，所以会被用于制作高耐压的功率器件。但同时它也有缺点，比如与氮化镓晶格失配和热失配大、不导电、倒装焊工艺复杂、价格昂贵且导热性能差等。
 
各大厂商推出的高压GaN产品
 
为了拓宽GaN功率器件的应用领域，业界目前也在积极开发更高耐压的GaN器件。今年年初电子发烧友网就有报道，致能科技团队与西安电子科技大学广州研究院/广州第三代半导体创新中心郝跃院士、张进成教授团队等合作攻关，采用致能科技的薄缓冲层AlGaN/GaN外延片，基于广州第三代半导体创新中心中试平台，成功在6英寸蓝宝石衬底上实现了1700V GaN HEMTs器件。
 
能华半导体在今年3月，发布了1200V 80mΩ/24A和180mΩ/10.8A两款GaN器件，能够在工业和汽车场景上应用，并表示1700V的GaN功率器件也正在积极研发中。
 
2023年，目前已经被瑞萨收购的Transphorm公布了其1200V功率GaN器件的仿真模型和初步数据，这款产品基于蓝宝石基氮化镓外延片制造，拥有70mΩ的导通电阻、±20 Vmax栅极稳健性、低 4V栅极驱动噪声抗扰度、零QRR和3引脚TO-247封装。
 
PI也在2023年推出了一款1250V的PowiGaN器件。值得一提的是，目前市场上1200V及以上的GaN功率器件均是基于蓝宝石衬底，证明目前行业高耐压GaN功率器件的技术路线上选择正在趋同。
 
小结：
 
在电动汽车800V高压逐渐成为主流的今天，GaN功率器件达到1200V，将会有更大的上车机会。除此之外，在储能、光伏、工业等领域，可能会有更大的市场空间，相信很快我们能够在汽车领域看到更多GaN驱动的部件出现。