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初創公司突然倒閉,垂直GaN量產進展如何?

Hobby觀察 ? 來源:電子發燒友網 ? 作者:梁浩斌 ? 2024-02-07 00:08 ? 次閱讀

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。NexGen成立于2017年,專注于垂直GaN器件的研發和生產,成立以來獲得了紐約州合計超過1億美元的資助,并擁有一家晶圓廠。

值得一提的是,NexGen去年還有多項重大進展,包括他們在年初宣布已開始發運首批700V和1200V垂直GaN器件的工程樣品,并且預計在2023年第三季度全面量產。在去年6月,NexGen還與通用汽車獲得了美國能源部的資助,共同開發基于GaN的電動汽車電驅逆變器

雖然公司已經倒閉,但垂直GaN的應用進展依然值得我們關注。

什么是垂直GaN

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。

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構。

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襯底同質外延層,具有更低的位錯密度,器件可靠性高,性能也更高。而具體到器件上,GaN二極管晶體管都能采用垂直結構。

垂直GaN的優勢

與橫向或者說是平面結構GaN器件相比,垂直結構的GaN擁有諸多優勢。首先是前面提到的,采用了GaN襯底同質外延層,具有更低的位錯密度,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。

目前,業內在垂直GaN器件上商業落地進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也表示已開始發運首批700V和1200V垂直GaN器件的工程樣品,據公司介紹,其1200V垂直GaN E-Mode Fin-jfet是唯一在1.4kV額定電壓下成功實現高頻開關的GaN器件,當時還宣稱這些器件預計將于2023年第三季度開始全面生產。

當然,現在NexGen也已經倒閉,而他們的產品和技術將流向何方,還是未知數。

另外,日本信越、歐洲YESvGaN項目、國內的蘇州納米所、中鎵科技等研究機構和企業都在垂直GaN領域持續投入研發,國內西安電子科技大學和電子科技大學也在垂直GaN的專利上較為領先。




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