安森美入局垂直GaN，GaN进入高压时代

电子发烧友网综合报道 近日，安森美发布器垂直GaN功率半导体技术，凭借 GaN-on-GaN 专属架构与多项性能突破，为全球高功率应用领域带来革命性解决方案，重新定义了行业在能效、紧凑性与耐用性上的标杆。

在全球 AI 数据中心、电动汽车等高能耗应用推动能源需求激增的背景下，功率半导体的能效与功率密度已成为技术升级的核心瓶颈。而垂直GaN与目前市面上主流的横向 GaN 器件不同，该技术采用单芯片 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，彻底释放了氮化镓材料的性能潜力。

其核心优势源于精密的制造工艺与独特的材料特性：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，实现晶体的完美均匀性；而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耕，该技术已斩获 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。

实测数据显示，垂直 GaN 器件可轻松应对 1200V 及以上高压，能量损耗较传统方案降低近 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将电容器、电感器等无源元件尺寸缩减约一半，实现 “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撑。

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，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。

在 AI 数据中心领域，随着算力需求爆发式增长，部分数据中心耗电量已超越中小型城市，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，显著提升转换器功率密度，大幅优化单机架成本，为 AI 算力扩张提供高效能源支撑。

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，直接提升车辆续航里程；同时赋能更快、更紧凑、更稳健的充电设备，破解电动汽车 “充电慢、设备大” 的行业痛点。

在可再生能源与储能系统中，垂直 GaN 的高电压处理能力与低能耗优势，可提升太阳能、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，助力清洁能源规模化应用。

此外，在工业自动化领域，它能研发出体积更小、散热更佳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、强稳健性与紧凑设计的特性，正助力打造下一代高性能装备。

而目前垂直GaN也已经成为行业的一个焦点方向。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，首次报道了广东致能的垂直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)。以此为基础，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。