10月31日，安森美官微宣布推出垂直氮化镓（vGaN）功率半导体，为相关应用的功率密度、能效和耐用性树立新标杆。该技术在安森美纽约锡拉丘兹的工厂研发和制造，并已获得涵盖垂直GaN技术的基础工艺、器件设计、制造以及系统创新的130多项全球专利。

图片来源：安森美

据介绍，安森美的垂直氮化镓技术采用单芯片设计，可应对1,200伏及以上高压，高频开关大电流，能效卓越。基于该技术构建的高端电源系统能降低近50%的能量损耗，同时因其更高的工作频率，因而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。此外，安森美目前已开始向早期客户提供700V和1200V器件样品。

安森美是一家专注于推动能源效率和创新的半导体供应商。作为一家IDM（整合器件制造）公司，安森美在电源管理、传感和连接等领域处于领先地位。公司致力于通过技术创新应对全球能源挑战，其产品广泛应用于汽车、工业、通信、医疗和消费电子等市场。近年来，安森美将战略重心放在了智能化电源和智能化感知上，尤其在第三代半导体（如SiC和GaN）领域持续投入，是电动汽车和可再生能源市场的关键参与者。

垂直氮化镓：开启功率半导体新时代

传统的氮化镓功率器件多采用横向结构（通常是GaN-on-Si，即在硅衬底上生长氮化镓），电流沿芯片表面横向流动。这种结构在高频低压应用中表现优异，但在需要处理高电压和大电流时，会受到限制。

垂直氮化镓（vGaN）的核心特殊性在于采用了GaN-on-GaN技术，实现了垂直电流导通。一方面，垂直结构天然适合承受更高的电压，因为击穿电压主要取决于垂直方向上的漂移层厚度，能更有效地应对1200V及以上的高压；另一方面，电流垂直流动，使得器件设计更加紧凑，能在更小的芯片面积上处理更大的功率；并且，使用同质GaN衬底（GaN-on-GaN）可以显著减少晶格失配引起的缺陷，提高器件的可靠性和耐用性。

总的来说，垂直GaN填补了横向GaN和碳化硅（SiC）之间的应用空白，特别是在需要兼顾高压、高频和高功率密度的领域，是功率半导体领域的一次重大技术升级。

在应用场景方面，垂直氮化镓技术尤其适合对功率密度、热性能和可靠性有严苛要求的关键大功率应用领域。例如AI数据中心、电动汽车（EV）、可再生能源，以及航空航天等领域。

具体来看，应用在AI数据中心，可减少元器件数量，提高AI计算系统800V DC-DC转换器的功率密度，显著优化单机架成本；

在电动汽车领域可以打造更小、更轻、更高效的逆变器，提升电动汽车续航里程；应用在充电基础设施，可以实现更快、更小、更稳健的充电设备；

应用在可再生能源，可以提升太阳能和风能逆变器的电压处理能力，降低能量损耗；储能系统（ESS）则为电池变流器和微电网提供快速、高效、高密度的双向供电；

工业自动化领域可以开发体积更小、散热性能更好、能效更高的电机驱动和机器人系统；在航空航天领域可以打造性能更强、稳健性更高、设计更紧凑的方案。

垂直GaN技术由于技术壁垒高，全球能实现突破的企业较少，安森美此次推出的垂直氮化镓功率半导体是行业内的一个重要里程碑，它预示着GaN技术正从传统的中低压消费市场，逐步向高压、大功率的工业、汽车和AI数据中心等核心基础设施领域渗透，进一步加速全球电气化和能效提升的进程。

（文/集邦化合物半导体 金水 整理）

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