安森美投身垂直GaN领域，GaN迈入高压时代

电子发烧友网综合报道，近日，安森美发布了垂直GaN功率半导体技术。凭借GaN - on - GaN专属架构以及多项性能突破，该技术为全球高功率应用领域带来了革命性的解决方案，重新定义了行业在能效、紧凑性与耐用性方面的标准。

在全球AI数据中心、电动汽车等高能耗应用促使能源需求急剧增长的背景下，功率半导体的能效与功率密度成为了技术升级的核心难题。垂直GaN与目前市面上主流的横向GaN器件不同，它采用单芯片GaN - on - GaN设计，让电流垂直贯穿芯片本体，而非沿表面传导。这种类似“建造摩天大楼而非平房”的创新架构，充分挖掘了氮化镓材料的性能潜力。

其核心优势源于精湛的制造工艺和独特的材料特性。在超过1000℃（接近火山熔岩温度）的高精度控制熔炉中，原子以每层十亿分之一米的精度逐层沉积，保证了晶体的完美均匀性。氮化镓本身的六方纤锌矿结构，使镓原子与氮原子交替堆叠，赋予其远超立方硅的独特电子与光学性能。依托纽约锡拉丘兹研发团队的深入研究，该技术已获得130多项全球专利，全面覆盖基础工艺、器件设计、制造及系统创新四大核心环节。

实测数据表明，垂直GaN器件能够轻松应对1200V及以上的高压，能量损耗比传统方案降低近50%，同时体积仅为市售横向GaN器件的三分之一。更高的开关频率还能使电容器、电感器等无源元件尺寸缩小约一半，实现了“更小体积、更低能耗、更低散热需求”的三重突破，为高功率系统的轻量化、紧凑化设计提供了关键支持。

安森美的垂直氮化镓技术采用单芯片设计，可应对1200V及以上高压，能进行高频开关大电流操作，能效出众。基于该技术构建的高端电源系统可降低近50%的能量损耗，因其工作频率更高，电容器和电感等被动元件尺寸可缩减约一半。而且，与目前市售的横向GaN器件相比，垂直氮化镓器件的体积约为其三分之一。

在AI数据中心领域，随着算力需求的爆发式增长，部分数据中心耗电量已超过中小型城市，800V DC - DC转换器的功率密度与成本控制成为关键。垂直GaN技术通过减少元器件数量，显著提高了转换器功率密度，大幅优化了单机架成本，为AI算力扩张提供了高效的能源保障。

在电动汽车与充电基础设施领域，该技术可打造更小、更轻、更高效的车载逆变器，直接增加车辆续航里程；同时能实现更快、更紧凑、更稳定的充电设备，解决了电动汽车“充电慢、设备大”的行业难题。

在可再生能源与储能系统中，垂直GaN的高电压处理能力和低能耗优势，可提高太阳能、风能逆变器的能量转换效率，为电池变流器和微电网提供快速、高密度的双向供电，推动清洁能源的大规模应用。

此外，在工业自动化领域，它能研发出体积更小、散热更好的电机驱动与机器人系统；在航空航天、国防安全领域，其高可靠性、强稳定性与紧凑设计的特点，正助力打造下一代高性能装备。

目前，垂直GaN已成为行业的一个热门方向。今年7月，广东致能CEO黎子兰博士在瑞典举办的全球氮化物半导体顶尖会议ICNS（国际氮化物半导体会议）上发表邀请报告，首次介绍了广东致能的垂直GaN HEMT功率器件技术。

致能半导体全球首次在硅衬底上实现了垂直的GaN/AlGaN结构生长和垂直的二维电子气沟道(2DEG)。在此基础上，致能实现了全球首个具有垂直2DEG的常开器件(D - mode HEMT)和全球首个垂直常关器件(E - mode HEMT)。通过去除生长用硅衬底并在背面制作漏电极，器件实现了垂直的电极结构布局和极高的散热能力。

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